| 研究課題/領域番号 |
19K04853
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分24010:航空宇宙工学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 |
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研究代表者 |
武田 真一 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 主任研究開発員 (60435815)
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| 研究分担者 |
小笠原 俊夫 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20344244)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 樹脂複合材 / 光ファイバセンサ / FBG / 同時計測 / リアルタイムモニタリング / 樹脂硬化度 / CFRP構造 / ひずみ・温度 / 同時測定 / 機械学習 / 複合材料 / 信号解析 / ライフサイクルヘルスモニタリング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
航空機や宇宙システムの樹脂複合材構造において、スプリングイン等の成形ひずみの改善が喫緊の課題となっている。成形ひずみは樹脂の硬化収縮に起因するため、成形中の複合材内部の樹脂硬化挙動を把握することが肝要である。本研究では光ファイバセンサの１つであるTFBG(Tilted Fiber Bragg Grating)の多機能性に着目し、１つのセンサと計測系によって同時に、同一箇所で樹脂複合材にとって重要な指標（樹脂硬化度、ひずみ、温度）を個別推定する手法の確立を目指す。TFBGの信号解析では光学理論に基づく順解析、および機械学習を援用した物理量推定（逆解析）を併用する。
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| 研究成果の概要 |
現在まで航空宇宙構造で用いられる樹脂複合材の成形中の状態（ひずみ、温度、樹脂硬化度）を同時に推定する手法は提案されていなかった。本研究ではシリカガラス光ファイバから製作する傾斜型FBGセンサ（TFBGセンサ）の多機能性に着目し、1つのセンサで成形中の状態をリアルタイムで、同時に把握できることを示した。さらに、センサの信号を解析することで推定精度を大幅に向上する手法も提案し、樹脂複合材の成形にとって有益な新しい推定評価技術を構築した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
多機能性があるTFBGセンサを樹脂複合材に埋め込んで使用した場合、その信号はひずみ、温度、樹脂硬化度の3つの影響を大きく受ける。信号を解析することで3つを分離して推定する手法、その推定精度向上の手法を示したことは基礎研究の新しい展開を推し進める成果となっている。
ここで示した手法を航空機や宇宙システムの樹脂複合材構造に応用することで、構造の成形中に発生する歪み（スプリングイン等と呼ばれる）だけでなく、内部の樹脂硬化の状態を知る有力な手掛かりとなる。構築した推定評価技術は、従来より高精度な樹脂複合材構造の製造の実現に貢献できる。
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