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軽量高強度新素材を用いたハイブリッド構造の強度・靱性能の分析と設計法の構築

研究課題

研究課題/領域番号 17K06640
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 建築構造・材料
研究機関豊橋技術科学大学

研究代表者

松本 幸大  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00435447)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード複合材料 / 鋼構造 / 薄肉構造 / 補強 / 炭素繊維強化樹脂 / 容器構造 / 力学試験 / 有限要素解析 / ハイブリッド構造 / 円筒シェル
研究成果の概要

繊維強化樹脂を用いてハイブリッド化した鋼製容器構造物の内圧を考慮した構造性能を分析し,(1)鋼製円筒構造の軸圧縮試験を行い補強によって変形の拘束による耐力上昇が可能なことと最大耐力後の耐力低下が緩和できること,(2)薄肉鋼板の面内剪断試験を行い補強によって剪断耐力の向上が可能なことを明らかとした。また軸圧縮・剪断試験に対して有限要素解析を行い,高精度で実験を再現できることを示した。さらに,(3)縮尺円筒容器構造に対する振動試験を実施し,薄肉円筒容器構造の内容物の内圧による力学挙動と補強効果,補強時の繊維方向の影響について明らかとした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で実施した繊維強化樹脂による鋼構造部材のハイブリッド化に関する研究成果は,産業構造に多く存在する鋼製薄肉容器構造や,配管等の設備構造に対して軽量でハンドリングに優れる補強方法を示したものであり,防災・減災技術に応用される可能性がある。更に薄肉鋼材により構成される船舶分野等の異分野における成果の波及にも期待があり,軽量構造・長寿命構造の実現への一助となる成果であると考える。学術的には,鋼・繊維強化樹脂のハイブリッド構造要素の力学特性評価や解析法に関する研究成果を論文として公表しており,今後の分析・設計法に応用される期待がある。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件) 備考 (5件)

  • [雑誌論文] Experimental Investigations of the Strengthening Effects of CFRP for Thin-Walled Storage Tanks under Dynamic Loads2020

    • 著者名/発表者名
      Phan Viet Nhut、Kitano Yukio、Matsumoto Yukihiro
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 10 号: 7 ページ: 2521-2521

    • DOI

      10.3390/app10072521

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Strengthening effects of circumferential CFRP layers for thin-walled steel cylinders under axial compression2019

    • 著者名/発表者名
      Nhut Viet PHAN, Yukihiro MATSUMOTO, Takahiro MATSUI, Hitoshi NAKAMURA
    • 雑誌名

      日本鋼構造協会 鋼構造論文集

      巻: 26 ページ: 15-29

    • NAID

      130007898159

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fundamental study about the impacts of fiber's angle for the strengthening of steel storage tanks under bending shear load2018

    • 著者名/発表者名
      PHAN VIET NHUT and YUKIHIRO MATSUMOTO
    • 雑誌名

      International Journal of Civil Engineering & Technology

      巻: 9 ページ: 1509-1515

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] THE EFFECTS OF THE ANGLE OF CARBON FIBER FOR THE STRENGTHENING OF STEEL STORAGE TANKS UNDER BENDING SHEAR LOAD2018

    • 著者名/発表者名
      Phan Viet Nhut and Yukihiro MATSUMOTO
    • 学会等名
      土木学会第73回年次学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Effects of Carbon Fiber Reinforced Polymer Strengthening on Cylindrical Steel Storage Tanks under Bending Shear Load2018

    • 著者名/発表者名
      Phan Viet Nhut and Yukihiro Matsumoto
    • 学会等名
      International Conference on Building Materials and Construction
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 松本幸大研究室のホームページ

    • URL

      http://sel.ace.tut.ac.jp/y-matsum/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書
  • [備考] ReaD&Researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/read0145091/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] ORCiD

    • URL

      https://orcid.org/0000-0002-5935-6576

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] publons

    • URL

      https://publons.com/researcher/2972471/yukihiro-matsumoto/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/read0145091/

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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