| 研究課題/領域番号 |
18K18888
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分22:土木工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北学院大学 |
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研究代表者 |
中沢 正利 東北学院大学, 工学部, 教授 (20198063)
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| 研究分担者 |
近広 雄希 信州大学, 学術研究院工学系, 助教 (10778905)
有尾 一郎 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (50249827)
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| 研究期間 (年度) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | トポロジー最適化 / カンチレバー橋 / 周期性構造 / 基本モジュール / 寸法最適化 / 試作 / 周期性構造物 / 3DCAD / 3Dプリンター / 単位モジュール / 緊急橋 / 形状最適化アプローチ / カンチレバー形式 / ポンツーン |
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| 研究成果の概要 |
カンチレバー形式橋梁を模した解析領域を工夫してトポロジー最適化計算を行ない、フォース鉄道橋と類似性のあるX形状の卓越した最適構造を得た。
次に周期性構造の中の基本モジュールを想定した単純ばりモデルによるパラメトリック解析の結果を総合して、２つの最適形状を提案した。さらに、基本モジュール間の接合性を考慮した具体的な基本モジュールモデルを試作するため、T形ばりを基本モジュールの各構成要素とする寸法最適化解析を行い、部材軸方向に最適剛性分布を有するモデルと部材軸方向に一定剛性を有するモデルを試設計した。
最後に、両試設計モデルに対して3DCAD図面を作成し、縮小基本モジュールの試作品を製作した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
周期性構造の場合、発生する断面力および応力度分布も周期性を有するが、トポロジー最適化理論による最適構造も周期性を有するのかという学術的命題でもあった。結果として、最適形状もほぼ周期性を示すが、予想されたように異なる新しい形状も得ることができた。
基本モジュールを模した単純ばりの最適形状に関するパラメトリック解析より、単純ばりの2次元最適形状の特性が得られたことは、実橋形式との相関の観点から技術的意義が大きい。また、この結果より基本モジュールを構成する2つの基本モジュールを作成したが、これらは横方向に1/4周期ずれた形状で関連性もあることより、学術的意義も認められる。
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