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従来知られている大変形有限要素法の理論、汎用コ-ドでは骨組み構造の折畳みを良好にシミュレ-トできない。そこで本年度はこれを可能とする非線形有限要素法の開発を以下の手順でおこなった。
(1)大変形三次元要素梁要素のTotalーLagrange法による定式化をBatheの要素を改良し、任意断面に対するねじり剛性を適切に表現できる形でおこなった。
(2)幾何学的非線形の増分理論にヒンジおよびテンショントラス(ケ-ブル)を導入するための手法を考案した。
(3)極大点及び分岐点などを越えた座屈後解析(ポストバックリングアナリシス)が安定におこなえるような数値解析上のアルゴリズムを弧長増分法(Riks法)を中心に検討した。
(4)解析上の特異点となる極大点及び分岐点の判別ならびに分類を、自動的に行なえるような手法を考案し、分岐点の場合には任意の分岐経路に解を誘導する方法を開発した。
以上の項目を考慮した梁要素による大変形有限要素解析プログラムを作成し、実験結果の知られている伸展マストの折畳み解析を行なった。解析の結果、実験デ-タと数値解析解は良好に一致し、本手法の妥当性を検証した。また折り畳まれる形態以外の変形モ-ドにも解を誘導し、分岐経路の選択に対してひずみエネルギ-の観点から考察し、折畳み構造の安定性について明らかにした。
なお研究成果の一部は宇宙構造物シンポジウムにて発表された。
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