| 研究課題/領域番号 |
20H02094
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分20010:機械力学およびメカトロニクス関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
本田 真也 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (90548190)
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| 研究分担者 |
片桐 一彰 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (70521277)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2023年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2022年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2021年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2020年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
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| キーワード | 複合材料 / 振動 / 最適設計 / 電着樹脂含浸 / 逐次近似最適化 / 曲線状繊維 / 電着樹脂含浸法 / 先端複合材料 / 逐次近似最適化法 / 振動特性 / シェル構造 / 自由繊維形状 / 減衰 / 最適化 / 減衰性能 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，高機能な繊維強化複合材の大量生産を可能にする革新的な製造方法を熟成することを目的とする．自由繊維形状の作製には，刺しゅう技術を用いたファイバー縫付機を用い，樹脂含浸には電着技術を応用した独自の電着含浸法を用いる．振動推定には，自由繊維形状に起因する局所的な異方性と板厚を考慮できる手法を考案し，正確な複合材部材のモデル化を可能とする．振動最適化には学習しながら応答曲面を更新する逐次近似最適化法を開発する．
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| 研究成果の概要 |
本研究では以下の３つの項目に取り組んだ．１．革新的な先端複合材（炭素繊維強化複合材料，CFRP）の作製手法である電着樹脂含浸法の実験パラメータの調査による作製条件最適化とセルロースナノファイバー層の挿入による高機能化．２．刺しゅう技術による自由な繊維配向を持つ複合材の局所的な異方性と板厚を考慮した計算モデルの構築と最適設計．３．設計空間を学習しながら応答曲面を更新することで，目的関数の評価回数を抑えた効率的な最適化手法の開発．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
これまでに自由繊維形状を有する複合材の振動特性を最適化している研究は行われていたが，均一の板厚を想定し，また，実験による検証は行われていなかった．振動特性の正確な推定には板厚分布は重要であり，本研究のように繊維曲率に起因する板厚変化を考慮した最適設計を行なっている点に学術的な意義がある．また，電着樹脂含浸法は，他の手法よりもエネルギー消費量が少なく，また自動車塗装のように流れ作業による大量生産に向いているため，その有用性が証明され実用化されれば，近年，需要が拡大している複合材作製の効率化・省エネルギー化が図れるため創造的であり，社会に広く貢献する技術である．
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