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新規概念「局所ジョイント座標」で打ち破る柔軟展開翼モデルの2次元と3次元間の壁

研究課題

研究課題/領域番号 18K18905
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分24:航空宇宙工学、船舶海洋工学およびその関連分野
研究機関東北大学

研究代表者

槙原 幹十朗  東北大学, 工学研究科, 教授 (60392817)

研究分担者 亀山 正樹  信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (30302178)
永井 大樹  東北大学, 流体科学研究所, 教授 (70360724)
研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2018年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
キーワード局所ジョイント座標 / 柔軟展開翼 / 展開翼 / モデリング / 風洞実験 / 空力連成モデル
研究成果の概要

新規概念【局所ジョイント座標】により,2次元柔軟展開翼モデルを3次元モデルに拡張する挑戦的な研究である.柔軟翼の構造的特徴に基づく「伸び変形微小」を適切に導入すれば,3次元展開角を表現し得る【局所ジョイント座標】を定義できることを実証した.この新たな発想をもって3次元構造モデリングにチャレンジした.現実に即したモデリング法を創生する目的で,3次元効果を考慮した風洞実験を実施した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

挑戦的研究としての意義は,①提案する【局所ジョイント座標】により,従来不可能とされてきた「3次元運動する柔軟展開構造の展開角表現」と「空気力の作用方向の3次元定義」に挑戦する意義と,②提案する3次元モデル構築の精度を精査するために風洞実験での実証に挑戦する意義である.過去研究から得られる知見が圧倒的に乏しい未開拓研究領域で,国際協力と風洞実験を活用して構造モデルのみならず空力モデルも3次元へと到達しようとする挑戦的な意義を有する.

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 6件)

  • [国際共同研究] University of Warwick(英国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Imperial College London/University of Warwick(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Absolute Nodal Coordinate Beam Element for Modeling Flexible and Deployable Aerospace Structures2019

    • 著者名/発表者名
      Otsuka, K., and Makihara, K.
    • 雑誌名

      AIAA Journal

      巻: 57 号: 3 ページ: 1343-1346

    • DOI

      10.2514/1.j057780

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ピエゾアクチュエータによるモーフィング翼の幾何学的非線形電気・空力弾性解析2019

    • 著者名/発表者名
      TSUSHIMA Natsuki、ARIZONO Hitoshi、YOKOZEKI Tomohiro、MAKIHARA Kanjuro
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 85 号: 878 ページ: 18-00506-18-00506

    • DOI

      10.1299/transjsme.18-00506

    • NAID

      130007733853

    • ISSN
      2187-9761
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multifidelity Modeling of Deployable Wings: Multibody Dynamic Simulation and Wind Tunnel Experiment2019

    • 著者名/発表者名
      Otsuka Keisuke、Wang Yinan、Fujita Koji、Nagai Hiroki、Makihara Kanjuro
    • 雑誌名

      AIAA Journal

      巻: 57 号: 10 ページ: 4300-4311

    • DOI

      10.2514/1.j058676

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際共著
  • [雑誌論文] Deployment Simulation Using Absolute Nodal Coordinate Plate Element for Next-Generation Aerospace Structures2018

    • 著者名/発表者名
      Otsuka, K., and Makihara, K.
    • 雑誌名

      AIAA Journal

      巻: 56 号: 3 ページ: 1266-1276

    • DOI

      10.2514/1.j056477

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Versatile Absolute Nodal Coordinate Formulation Model for Dynamic Folding Wing Deployment and Flutter Analyses2018

    • 著者名/発表者名
      Otsuka Keisuke、Wang Yinan、Makihara Kanjuro
    • 雑誌名

      Journal of Vibration and Acoustics

      巻: 141 号: 1 ページ: 011014-011014

    • DOI

      10.1115/1.4041022

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] New Framework of Strain Based Beam Formulation for Rigid Body Motion2019

    • 著者名/発表者名
      Suzaki, T., Otsuka, K., Hirotani, S., Dong, S., and Makihara, K.
    • 学会等名
      16th International Conference on Flow Dynamics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Comparison of 2D and 3D Simulation Models for Deployable Wing2019

    • 著者名/発表者名
      Otsuka, K., Suzaki, T., Wang, Y., Fujita, K., Nagai, H., and Makihara, K.
    • 学会等名
      19th International Symposium on Advanced Fluid Information
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Deployable Wing Model Using ANCF and UVLM: Multibody Dynamic Simulation and Wind Tunnel Experiment2019

    • 著者名/発表者名
      Otsuka, K., Wang, Y., Fujita, K., Nagai, H., and Makihara, K.
    • 学会等名
      AIAA Scitech 2020 Forum
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Strain Based Beam Formulationの発展手法に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      須崎貴大,大塚啓介,小貫慧,槙原幹十朗
    • 学会等名
      日本機械学会東北支部第54期総会講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 鳥の羽を模した折り畳み機構を有する翼のマルチボディ解析2019

    • 著者名/発表者名
      大塚啓介,須崎貴大,藤田昂志,永井大樹,槙原幹十朗
    • 学会等名
      第57回飛行機シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 3Dプリンティング翼の空力弾性特性2019

    • 著者名/発表者名
      津島夏輝,玉山雅人,槙原幹十朗,有薗仁
    • 学会等名
      第28回交通・物流部門大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ANCF-ICE Beam Element for Modeling Highly Flexible and Deployable Aerospace Structures2019

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Otsuka, Kanjuro Makihara
    • 学会等名
      2019 AIAA/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Motion Analysis of Flexible Folding Wing with a Hinge Joint Loaded by Gust2018

    • 著者名/発表者名
      Satoru Onuki, Keisuke Otsuka, Takahiro Suzaki, Hiroki Nagai, Koji Fujita, Kanjuro Makihara
    • 学会等名
      15th International Conference on Flow Dynamics
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Simulation and Control of Flexible Aero-Structures using Nonlinear Reduced-Order Models2018

    • 著者名/発表者名
      Yinan Wang, Keisuke Otsuka, Koji Fujita, Hiroki Nagai, Kanjuro Makihara
    • 学会等名
      15th International Conference on Flow Dynamics
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamic Simulation of Deployable Wing Mars Airplane2018

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Otsuka, Yinan Wang, Koji Fujita, Hiroki Nagai, Kanjuro Makihara
    • 学会等名
      18th International Symposium on Advanced Fluid Information
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 全体座標表現に基づく柔軟展開翼の3次元マルチボディ解析法の開発2018

    • 著者名/発表者名
      大塚啓介,槙原幹十朗
    • 学会等名
      第60回構造強度に関する講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 展開型モーフィング翼の柔軟マルチボディシミュレーション2018

    • 著者名/発表者名
      大塚啓介,槙原幹十朗
    • 学会等名
      Dynamics and Design Conference 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 歪量を要素変数とする3次元柔軟梁要素の研究2018

    • 著者名/発表者名
      須崎貴大,大塚啓介,小貫慧,槙原幹十朗
    • 学会等名
      東北支部第54期秋季講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ピエゾアクチュエータによるモーフィング翼の非線形空力弾性解析2018

    • 著者名/発表者名
      津島夏輝,有薗仁,横関智弘,槙原幹十朗
    • 学会等名
      第27回交通・物流部門大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-07-25   更新日: 2021-02-19  

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