剛・柔の効果的組合せにより高靭性・応力集中低減を実現する革新的海洋構造技術の開発

• 研究課題/領域番号: 24686096
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 船舶海洋工学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 佐藤 太裕 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00344482)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円); 2014年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2013年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2012年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
• キーワード: 構造力学 / 構造・機能材料 / 座屈 / 合成構造 / 複合構造 / カーボンナノチューブ / 応力集中

研究成果の概要

本研究は、海洋構造物をはじめとする広範な工学的構造物に用いられる既存の構造材料、複合構造の概念を大きく覆す「剛・柔材料を効果的に組み合わせることにより高靭性・応力集中の低減を容易に実現可能な新しい発想に基づく構造システム」の研究開発を目的としたものである。本研究により合理的な積層構造、中詰剤充填パイプインパイプ、カーボンナノチューブを用いた次世代構造材料といった幅広い構造技術が提案され、その高い構造性能について主に解析的見地から新規な研究知見が得られた。

研究成果

• [雑誌論文] Helical buckling of slender beam structures surrounded by an elastic medium (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Harasawa and M. Sato
  • 雑誌名: Journal of Mechanics 巻: FirstView Article 号: 3 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1017/jmech.2014.92
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Atomistic origin of radial corrugation in a few-walled carbon nanotubes: A molecular dynamics study (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Umeno, I. Koike, A.Kusano, H. Shima and M. Sato
  • 雑誌名: Physica E 巻: 65 ページ: 135-140
  • DOI: 10.1016/j.physe.2014.09.010
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Brazier effect of single and double walled elastic tubes under pure bending (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Sato and Y. Ishiwata
  • 雑誌名: Structural Engineering and Mechanics, An International Journal 巻: 53 号: 1 ページ: 17-26
  • DOI: 10.12989/sem.2015.53.1.017
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Interlayer coupling effect on buckling modes of spherical bilayers (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Sato, Y. Konishi and S. -J. Park
  • 雑誌名: Journal of Mechanics 巻: 31 号: 1 ページ: 29-36
  • DOI: 10.1017/jmech.2014.64
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 分子動力学法を用いた多層カーボンナノチューブの波状変形挙動解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小池育代、草野彩子、佐藤太裕，梅野 宜崇，島 弘幸
  • 雑誌名: 土木学会論文集Ａ２（応用力学） 巻: 70 号: 2 ページ: I_25-I_32
  • DOI: 10.2208/jscejam.70.I_25
  • NAID: 130004961311
  • ISSN: 2185-4661
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Brazier effect of single and double walled elastic tubes under pure bending (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Sato and Y. Ishiwata
  • 雑誌名: Structural Engineering and Mechanics, An International Journal 巻: 未定
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suppression of Brazier effect in multilayered cylinders (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Shima, M. Sato and S. -J. Park
  • 雑誌名: Advances in Condensed Matter Physics 巻: 未定
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kaleidoscopic mode change in cross-sectional deformation of reinforced carbon nanotubes (2013)
  • 著者名/発表者名: S. -J. Park, H. Shima and M. Sato
  • 雑誌名: International Journal of Modern Physics B 巻: 27
  • 査読あり
• [雑誌論文] Radial deformation and band-gap modulation of pressurized carbon nanotubes (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Taira, H. Shima, Y. Umeno and M. Sato
  • 雑誌名: Coupled Systems Mechanics 巻: 2 ページ: 147-157
  • 査読あり
• [雑誌論文] Embedding effect on the mechanical stability of pressurised carbon nanotubes (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Sato, H. Taira, T. Ikeda and H. Shima
  • 雑誌名: Journal of Nanomaterials 巻: 2013
  • NAID: 120005311822
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular dynamics study of radial corrugation in carbon nanotubes
  • 著者名/発表者名: H. Shima, Y. Umeno and M. Sato
  • 雑誌名: Mechanics of Advanced Materials and Structures 巻: (accepted)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stiffener Insertion based Variance in Radial Stiffness of Multi-concentric Hollow Tubes under hydrostatic pressure
  • 著者名/発表者名: M. Sato. H. Shima and S.J. Park
  • 雑誌名: Journal of mechanics 巻: (accepted)
  • 査読あり
• [学会発表] 弾性拘束された線状構造に生じる螺旋座屈形態の解析的検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 原澤祥典
  • 学会等名: 平成26年度土木学会北海道支部年次技術研究発表会
  • 発表場所: 室蘭工業大学
  • 年月日: 2015-01-31 – 2015-02-01
• [学会発表] 分子動力学法を用いたカーボンナノチューブの座屈挙動と電子状態変化に関する解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 草野彩子
  • 学会等名: 平成26年度土木学会北海道支部年次技術研究発表会
  • 発表場所: 室蘭工業大学
  • 年月日: 2015-01-31 – 2015-02-01
• [学会発表] カーボンナノチューブの断面座屈挙動に与える外圧印加方向の影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 池岡 直哉
  • 学会等名: 平成26年度土木学会北海道支部年次技術研究発表会
  • 発表場所: 室蘭工業大学
  • 年月日: 2015-01-31 – 2015-02-01
• [学会発表] 多層カーボンナノチューブの静水圧下皺状変形の原子モデル解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 梅野宜崇
  • 学会等名: 日本機械学会第6回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
  • 発表場所: くにびきメッセ（島根県松江市）
  • 年月日: 2014-10-20 – 2014-10-22
• [学会発表] 分子動力学法による単層および多層カーボンナノチューブの断面変形挙動解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小池育代
  • 学会等名: 平成26年度全国大会年次学術講演会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2014-09-10 – 2014-09-12
• [学会発表] 弾性拘束を受ける各種構造部材の座屈荷重におけるべき乗則の検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 丸山俊樹
  • 学会等名: 平成26年度全国大会年次学術講演会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2014-09-10 – 2014-09-12
• [学会発表] Molecular dynamics simulations of hydrostatically pressurized multi-walled carbon nanotubes (2014)
  • 著者名/発表者名: I. Koike
  • 学会等名: The 2014 World Congress on Advances in Civil, Environment & Materials Research
  • 発表場所: Busan
  • 年月日: 2014-08-24 – 2014-08-28
• [学会発表] Comparison of Highway Bridge RC-Slab Designs Between Hong Kong and Japan (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Matsuo
  • 学会等名: The 2014 World Congress on Advances in Civil, Environment & Materials Research
  • 発表場所: Busan
  • 年月日: 2014-08-24 – 2014-08-28
• [学会発表] Atomistic modeling analysis of corrugationg instability and deformation of multi-walled carbon nanotubes under pressure (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Umeno
  • 学会等名: ACEX2014: 8th International Conference on Advanced Computational Engineering and Experiment
  • 発表場所: Paris
  • 年月日: 2014-06-30 – 2014-07-03
• [学会発表] 分子動力学法を用いた多層カーボンナノチューブの波状変形挙動解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小池育代
  • 学会等名: 土木学会第17回応用力学シンポジウム
  • 発表場所: 琉球大学工学部
  • 年月日: 2014-05-10 – 2014-05-11
• [学会発表] 中詰材料がもたらすパイプインパイプの塑性曲げ変形特性について (2013)
  • 著者名/発表者名: 林 昌宏
  • 学会等名: 土木学会北海道支部平成24年度年次技術研究発表会
  • 発表場所: 函館高専(函館市)
  • 年月日: 2013-02-03
• [学会発表] 数値近似による中詰材充填パイプインパイプの塑性変形評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 笹 祐也
  • 学会等名: 土木学会北海道支部平成24年度年次技術研究発表会
  • 発表場所: 函館高専(函館市)
  • 年月日: 2013-02-03
• [学会発表] 分子動力学法を用いた静水圧荷重下における多層カーボンナノチューブの座屈挙動解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 草野 彩子
  • 学会等名: 土木学会北海道支部平成24年度年次技術研究発表会
  • 発表場所: 函館高専(函館市)
  • 年月日: 2013-02-03
• [学会発表] 弾性拘束された線状構造の収縮による螺旋座屈形態の解析的検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 原澤 祥典
  • 学会等名: 土木学会北海道支部平成24年度年次技術研究発表会
  • 発表場所: 函館高専(函館市)
  • 年月日: 2013-02-03
• [学会発表] 剛柔の規則積層構造における応力集中低減効果について (2013)
  • 著者名/発表者名: 木村 響
  • 学会等名: 土木学会北海道支部平成24年度年次技術研究発表会
  • 発表場所: 函館高専(函館市)
  • 年月日: 2013-02-03
• [学会発表] 弾性体中多層カーボンナノチューブの弾性体性質変化に対する座屈特性の比較検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 池田 哲郎
  • 学会等名: 土木学会北海道支部平成24年度年次技術研究発表会
  • 発表場所: 函館高専(函館市)
  • 年月日: 2013-02-03
• [学会発表] Wavy-Shaped Cross-Sectional Deformation in Multiwalled Cylinders with Inner Stiffner (2012)
  • 著者名/発表者名: Tetsuro Ikeda
  • 学会等名: World Congress on Advances in Civil, Environmental, and Materials Research
  • 発表場所: 韓国・COEX(ソウル)
  • 年月日: 2012-08-28
• [学会発表] Symmetry-Breaking Deformation Mode in Radially-Pressurized Complete Spherical Shells (2012)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Sekizawa
  • 学会等名: World Congress on Advances in Civil, Environmental, and Materials Research
  • 発表場所: 韓国・COEX(ソウル)
  • 年月日: 2012-08-28
• [図書] Elastic and Plastic Deformation of Carbon Nanotubes (2013)
  • 著者名/発表者名: H.Shima and M.Sato
  • 総ページ数: 255
  • 出版者: Pan Stanford Publishing Pte. Ltd.