| 研究課題/領域番号 |
22K14154
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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18010:材料力学および機械材料関連
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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 |
安田 博実 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (10910903)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 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 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 衝撃吸収構造 / 非線形波動 / 機械的メタマテリアル / マルチステイブル構造 / マルチステイブル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、bistableな折り紙構造が持つエネルギートラッピングの性質に注目し、折り紙構造中における非線形波動に基づく新しい衝撃吸収構造の開拓を目指す。従来の衝撃吸収材はそれ自体を破壊してしまうのに対し、本研究では複数の折り紙ユニットセルを連結させたネットワークを形成し、弾性変形のみによる逐次的なエネルギー遷移を誘発する非線形波動を作り出すことで、塑性変形が伴わないエネルギー吸収・散逸を行う。また、本研究は構造中を伝搬する非線形波動の物理現象としての理解とその工学応用をつなぐ役割を果たす。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、複数の安定な状態を有するマルチステイブルな構造に注目し、弾性変形による繰り返し利用可能なエネルギー吸収構造の研究を行った。ユニットセルと呼ばれる構成要素の数値解析モデルの構築から、ユニットセルを複数連結させたシステムへの拡張まで行い、エネルギートラッピングによるエネルギー吸収、およびトラップしたエネルギーの逐次的な解放による初期状態への遷移を繰り返し発現できる機構を得た。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
これまでの塑性変形に基づく衝撃吸収材では、一度使用すると元の形状に戻すことはできないため繰り返しの利用は困難であるが、弾性変形のみによるエネルギーの吸収・散逸により、再使用可能な衝撃吸収構造が期待できる。また、本研究で対象とした構造を線形・非線形波動の研究におけるプラットフォームとして用いることで、異なる非線形波動同士の衝突といった様々な波動現象の探求につながると考える。
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