| 研究課題/領域番号 |
23K22914
|
|---|
| 補助金の研究課題番号 |
22H01644 (2022-2023)
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(B)
|
| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分23010:建築構造および材料関連
|
|---|
| 研究機関 | 大阪公立大学 |
|---|
研究代表者 |
岩佐 貴史 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (90450717)
|
|---|
| 研究分担者 |
藤垣 元治 福井大学, 学術研究院工学系部門, 教授 (40273875)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2026-03-31
|
| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
|
| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2025年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2024年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2023年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2022年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
|
|---|
| キーワード | 大型膜構造 / 皺現象 / 形状推定 / 数値シミュレーション / 画像計測 / 皺 / 膜面宇宙構造物 / 形状計測 / 有限要素解析 / スパースモデリング |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
皺現象は薄膜の局所的な座屈現象であり，皺を含む膜面形状を詳細に把握するには細かい要素分割で作成した解析モデルを必要とし大規模構造になるほど計算コストが高くなるといった課題がある．同様の問題は計測技術でも生じ，膜面の局所的な皺形状を計測するには高解像度の計測が必要となり，膨大な計測データを処理する必要があるため計算コストが高くなる．
このような課題を解決するため，本研究は皺の生じた薄膜の形状を粗い要素分割，或いは粗い計測点間隔でも詳細に求めることができる膜面形状推定法を構築する．これにより，次代の大型膜構造物の実現に必要となる高度な設計・開発・運用支援ツールを整備する．
|
| 研究実績の概要 |
本研究は，「空間分解能の粗い計測点」或いは「粗い有限要素モデル」から皺の生じた薄膜の変形形状を復元する方法論を構築するものである．これにより，膜面形状推定に必要なデータ量を大きく削減し，計算コストを抑えた実用的な膜面形状推定技術の確立を目指す．
初年度は，皺領域でも緩やかに変動する「膜応力」と「皺の形状」とを繋ぐ力学モデルの構築を試みた．まず，皺の形状（皺振幅と波長）と膜応力をつなぐ計算式を導出し，その妥当性を数値シミュレーションにより検証した．対象としたモデルは矩形膜のせん断・引張モデルである．
まず，矩形膜にせん断負荷を与えて生じる皺現象に対しては，せん断負荷の大きさが小さい場合には導出した計算式は概ね実際の現象と一致しており，その妥当性が確認できた．しかし，せん断負荷が大きくなる場合や引張負荷によって生じる皺現象に対しては計算結果と実際の現象との間に無視できない差が生じることが分かった．これにより導出した計算式の適用範囲が存在することが明らかとなった．上記の結果の一部は機械学会関西支部が主催する講演会にて発表を行い，また次年度に開催される航空宇宙学会主催の講演会のにおいても発表予定である．
一方，上記の結果は数値シミュレーションに基づくものであり今後は皺の生じた薄膜の形状計測を通して実験的に検証していく必要がある．そのための準備として2022年度後半には非接触式の形状計測プログラムを入手するとともにその動作確認を終えた．
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
2022年度より所属が変更となり新しい環境にて研究をスタートすることとなった．そのため前半は研究環境の整備に多くの時間を取られ後半以降少しづつではあるが環境が整備され，数値シミュレーションを用いた検討に入ることができた．このような状況を改善するため画像計測の専門家である藤垣元治教授（福井大学）に研究分担者として加わっていたただき，年度内に計測プログラムの入手と動作確認までを何とか終えることができた．以上の理由から，異動に伴う環境変化により当初の予定と比べて進捗はやや遅れることとなった．
|
| 今後の研究の推進方策 |
当初の計画では，2年目は力学モデルの構築と計測実験に取り掛かることとなっている．初年度に現状の力学モデルに適用範囲が存在することが明らかとなったため，その範囲を実験的に検証すること，これと並行して力学モデルを改修し適用範囲が拡張できないか検討すること，さらにはこれらの結果を基に皺の生じた膜面形状を復元する技術の構築に取り組んでいく．現時点で進捗がやや遅れているものの上記の研究を遂行するにあたって問題となる点は今のところないと考えている．
|
