| 研究課題/領域番号 |
19K15216
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 |
津島 夏輝 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 研究開発員 (20815948)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2020年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | メカニカルメタマテリアル / 数値均質化法 / 空力弾性 / マルチスケール解析 / ラティス構造 / 積層造形技術 / 航空構造 / 熱可塑プラスチック / モーフィング翼 / パンタグラフ構造 / モーフィング / パンタグラフ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、申請者が独自開発した非線形空力弾性解析技術を発展させ、メカニカルメタマテリアルの微視的・形態的特質を正確に踏まえた均質化法を統合する事で、異なる特質を持つ微視構造から構成される人工材料を適用して構築した巨視的な構造応答を予測できる非線形マルチスケール解析手法を確立する。さらにモーフィング翼を対象に、この人工材料を航空宇宙構造へ適用した際の材料特性と巨視的な空力弾性応答を予測し、剛性・応答等の構造性能と揚力等の空力性能の観点から手法の妥当性検証を行う。これにより、メカニカルメタマテリアルの微視構造と巨視的な構造特性の関係性を明らかにし、効果的な材料・構造設計に貢献する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、従来材料では実現不可能な超高性能でエキゾチックな特性を持ち、高自由度な多機能材料として、航空宇宙構造の革新的な性能向上が期待されているメカニカルメタマテリアルについて、任意の微視格子構造により構築されるメカニカルメタマテリアルにおける微視構造設計とマクロな構造応答の関連性を明らかとし、その構造特性の特徴及び性能、実用性を評価するための解析手法の構築及び検証に取り組んだ。さらに、そうした特異な設計を製作するための積層造形技術を応用した構造・材料製作法の確立にも成功した。また、翼設計への適用を例に、航空宇宙構造の軽量化や機能性の向上に向けたメカニカルメタマテリアルの設計指針を示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究により、メカニカルメタマテリアルを航空宇宙構造へ適用することで、性能向上が可能であることが明らかとなった。また、航空構造の軽量化や多機能化に向けたメカニカルメタマテリアルの微視構造設計の設計指標となるデータが蓄積され、効果的なメカニカルメタマテリアル設計の指針・知見が得られた。こうしたデータ・知見は先行研究等において報告されていないため、本研究の独自成果であると考えられる。加えて、本研究において構築された解析手法や製造手法は、多様なメカニカルメタマテリアル設計に適用可能であり、これまで概念検討に留まっていたメカニカルメタマテリアル技術における早期の実用化に寄与するものとして期待できる。
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