| 研究課題/領域番号 |
06805040
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| 研究機関 | 信州大学 |
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研究代表者 |
三井 康司 信州大学, 工学部, 教授 (20021008)
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| 研究分担者 |
遠藤 典男 長野工業高等専門学校, 助手 (10213597)
大上 俊之 信州大学, 工学部, 助教授 (80152057)
富所 五郎 信州大学, 工学部, 教授 (30021025)
笹川 明 信州大学, 工学部, 教授 (00017922)
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| キーワード | Homogenization法 / 微視的周期構造 / 有限要素法 / 繊維強化複合材料 / Mathematica数式処理 / 平均物性値 / 非定常熱伝導問題 |
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| 研究概要 |
本研究は、Homogenization法の構造解析における適用性について具体的問題を取り上げ、詳細に検討するものである。複合材料に対して有限要素法で応力解析を行う場合、何らかの方法で弾性定数等の材料定数平均化をしなくてはならないが、Homogenization法はそれを実行する数学的な一手法である。具体的問題として、高温材料で使用される繊維強化複合材料を取り上げた。繊維強化複合材料の中には断熱性、あるいは耐熱性を持つものが多く、宇宙機器に代表されるように高温状態での使用が増加している。このような状況の中、繊維強化複合材料に対する熱応力・熱伝導解析の合理的な手法の確立が急務とされている。本研究は、Homogenization法が、繊維強化方向が1〜3軸のいずれの場合でも適用できるなどの幾何学的制約が少ないことなどから、平均熱伝導率、平均熱膨張率の算定に有効であると考え、それらの算定手順を示した。
本年度、得られた研究成果の概略を記すと以下のようになる。
(1)弾性問題、熱弾性問題では、平均弾性定数、熱膨張係数算定にHomogenization法の適用が有効であり、局所的な応力についても精度よく求められることがわかった。
(2)非定常熱伝導問題に関しては、介在物の熱伝導率が基材の熱伝導率より大きい場合、精度よく算定できたが、逆に介在物の熱伝導率が基材の熱伝導率よりあまりに小さい場合、平均温度の相違が見られた。
(3)熱伝導・熱伝導準練成問題に関しては、熱伝導問題同様介在物の熱伝導率に対する基材の熱伝導率の値が大であれば、Homogenization法の適用が有効であると確認できた。
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