| 研究課題/領域番号 |
22K18853
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 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
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
槙原 幹十朗 東北大学, 工学研究科, 教授 (60392817)
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| 研究分担者 |
大塚 啓介 東北大学, 工学研究科, 助教 (20881189)
永井 大樹 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (70360724)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2022年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
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| キーワード | 正準変数変換 / 柔軟展開翼 / 可変翼 / モーフィング / 風洞実験 / 航空機モデリング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
新規理論「ベクトル・回転正準変換」によって，衛星航空機・浮体式洋上風車などの大変形構造物の構造解析と機構解析を統合する挑戦的研究である．現状は「部材レベルの構造解析に回転角を変数とするモデル」，「システムレベルの機構解析にベクトルを変数とするモデル」が別々に使用されている．部材レベルからシステムレベルでの設計に移行する際にモデルを作り直すという致命的な問題が生じる．本研究では部材レベルからベクトルモデリングを行った上で，「ベクトル・回転正準変換」を導入し，この障壁の打破に挑む．これは変換前のベクトルでジョイント表現，変換後の回転角で高精度解析を実現する新規アイデアである．
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| 研究実績の概要 |
＜研究実施の概要＞新規理論【ベクトル・回転正準変換】によって，衛星航空機・浮体式洋上風車などの大変形構造物の構造解析と機構解析を統合する挑戦的研究である．現状は「部材レベルの構造解析に回転角を変数とするモデル」，「システムレベルの機構解析にベクトルを変数とするモデル」が別々に使用されている．回転角モデルはジョイント表現が困難，ベクトルモデルは大変形を正確に表現できないからである．この結果，部材レベルからシステムレベルでの設計に移行する際にモデルを作り直すという致命的な問題が生じる．【異分野を分かつ変数の相違】が構造・機構の両解析分野を分断している障壁である．本研究では部材レベルからベクトルモデリングを行った上で，新規理論【ベクトル・回転正準変換】を導入し，この障壁の打破に挑む．これは変換前のベクトルでジョイント表現，変換後の回転角で高精度解析を実現する新規アイデアである．提案する統合モデリング手法は部材レベルからベクトルモデリングを行うので，【異分野を分かつ変数の相違】が解決され，これまで隔てられていた構造と機構の両解析をシームレスに繋ぐことができる．
＜数値解析と風洞試験＞ ラグランジュ方程式ではなく，正準方程式上で変数変換を行うことでベクトルモデルの長所を一切損なうことなく回転角モデルへの変換を可能となった．
＜実験内容＞
提案手法の実証のため，東北大学・流体科学研究所の永井教授との共同研究の下，同施設の風洞装置で実験を行った．翼模型を用いて部材レベルでの解析精度実証が可能となった．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
着実に研究計画通りに進んでいるから．特に難しいと予想されていた「【異分野を分かつ変数の相違】が解決され，これまで隔てられていた構造と機構の両解析をシームレスに繋ぐ」という大きな目標が達成できたから．
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| 今後の研究の推進方策 |
大変形翼と回転ジョイントを有する模型を製作する．システムレベルでの変形と機構の同期計測として，本グループが構築してきた多点カメラ計測法と分布歪計測法を併用することで挑戦する．
＜研究実施の概要＞新規理論【ベクトル・回転正準変換】によって，衛星航空機・浮体式洋上風車などの大変形構造物の構造解析と機構解析を統合する挑戦的研究である．現状は「部材レベルの構造解析に回転角を変数とするモデル」，「システムレベルの機構解析にベクトルを変数とするモデル」が別々に使用されている．回転角モデルはジョイント表現が困難，ベクトルモデルは大変形を正確に表現できないからである．この結果，部材レベルからシステムレベルでの設計に移行する際にモデルを作り直すという致命的な問題が生じる．【異分野を分かつ変数の相違】が構造・機構の両解析分野を分断している障壁である．本研究では部材レベルからベクトルモデリングを行った上で，新規理論【ベクトル・回転正準変換】を導入し，この障壁の打破に挑む．これは変換前のベクトルでジョイント表現，変換後の回転角で高精度解析を実現する新規アイデアである．提案する統合モデリング手法は部材レベルからベクトルモデリングを行うので，【異分野を分かつ変数の相違】が解決され，これまで隔てられていた構造と機構の両解析をシームレスに繋ぐことができる．
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