Mg合金材料の宇宙環境適応構造物への展開

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11225206
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 古谷 寛 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (00190166)
• 研究分担者: 泉田 啓 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60206662) ; 小木曽 望 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 講師 (70295715) ; 松永 三郎 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (00222307)
• キーワード: マグネシウム合金 / 宇宙システム / 構造最適設計 / 複合領域最適設計 / 人工衛星 / 信頼性設計 / 進化的最適化

研究概要

マグネシウム合金の低密度、高比強度、ならびに高比剛性を考慮した構造物システムの応用について研究を実施した。基本的なマグネシウム合金の機械的材料特性の計測を実際に行うとともに、下記の項目について研究を行った。
1.超音速航空機翼の超音速フラッタ特性の向上を目的としたマグネシウム合金の利用ならびに複合領域最適化手法の研究を行い、一様な曲げ剛性を持つ平板翼の主構造にマグネシウム合金を用いることにより、同一質量のアルミ合金翼に比べてフラッタ限界動圧が2.5倍以上になることが数値解析によって明らかになった。更に、新たに開発した構造・流体複合領域最適化手法を併用することによって、同一質量の翼の剛性分布を最適化することにより、大幅なフラッタ限界動圧の向上が可能になることが示された。
2.超小型軽量人工衛星へのマグネシウム合金の応用実験を実施し、超小型軽量人工衛星の一部の部品にマグネシウム合金を実際に適用し、軽量化の効果ならびに加工に対する問題点についての基礎的データの取得を行うことができた。
3.マグネシウム合金を用いた信頼性構造設計手法の研究を行い、マグネシウムを構造材料として実際に利用する際に問題となる、比較的大きな材料特性のばらつきを考慮した構造設計手法を開発を行った。開発した手法に基づき、基本的な構造要素設計について適用し、ばらつきの大きな材料であっても十分有意な構造設計が可能になることを数値解析によって明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] H.Furuya,N.Kogiso,S.Matunaga,& K.Senda: "Applications of Magnesium Alloys for Aerospace Structure Systems"Proc.Of Nagaoka Int.Workshop on Magnesium Platform Science and Engineering. 341-348 (2000)
• [文献書誌] 福地勲男,古谷寛: "平板翼における超音速フラッタ特性/構造の創発的最適化"日本機械学会・最適化シンポジウム2000(OPTIS2000). 145-150 (2000)
• [文献書誌] H.Furuya and A.Kobori: "Suppression of Multiple Modes Vibration of Flexible Structures with Gyroscopic Damper System"10th Int.Conf.On Adaptive Structures and Technologies. 127-134 (2000)
• [文献書誌] H.Furuya and M.Igarashi: "Topology Optimization for Structures Under Uncertain Loads"CD-ROM Proc, 41st AIAA Structures, Structural Dynamics and Material Conf., AIAA-2000-1787. 1-7 (2000)
• [文献書誌] H.Furuya and I.Fukuchi: "Characteristics of Supersonic Flutter for Plate Wing with Magnesium Alloys"Abstracts of Processing & Manufacturing of Advanced Materials, THERMEC 2000. 90-90 (2000)
• [文献書誌] 小堀敦夫,古谷寛: "適応型ジャイロシステムによる柔軟構造物の振動制御"日本機械学会論文集. 66巻649号C編. 2996-3001 (2000)
• [文献書誌] 福地勲男,古谷寛: "マグネシウム合金を用いた平板翼の超音速フラッタ特性"日本金属学会2000年春季大会後援論文集. 87-87 (2000)
• [文献書誌] 福地勲男,古谷寛: "平板翼における超音速フラッタ特性向上のための構造最適化"日本航空宇宙学会・第42回構造強度に関する講演会. 9-12 (2000)
• [文献書誌] 小堀敦夫,小澤悟,古谷寛: "仮想線形入力を用いた適応型ジャイロシステムによる柔軟宇宙構造物の振動制御"日本航空宇宙学会・第42回構造強度に関する講演会. 177-180 (2000)
• [文献書誌] S.Matunaga,R.Hayashi,H.Yamamoto,H.Sawada,M.Mori,K.Ui and Y.Ohkami: "Architecture and Design for System fo Reconfigurable Brachiating Space Robot"AIAA Guidance, Navigation, and Control Conf, And Exhibit, AIAA 2000-4380. 1-8 (2000)
• [文献書誌] S.Matunaga,K.Yoshihara,Y.Sugiura,M.Sekiguchi,S.Tsurumi,K.Nakaya, et al.: "Titech Micro-Satellite Model : CanSat for Sub-orbital Flight"CD-ROM Proc.2000 IEEE Aerospace Conference. 1-8 (2000)
• [文献書誌] 宇井恭一,程島竜一,居相政史,松永三郎: "小型親子衛星用ドッキング機構の試作研究"日本航空宇宙学会他・第44回宇宙科学技術連合講演会講演集. 下巻. 1469-1474 (2000)
• [文献書誌] 小木曽,室津: "初期不整を有する複合材料積層板の信頼性解析"日本機械学会論文集. A編66巻650号. 1483-1490 (2000)
• [文献書誌] 小木曽,嘉藤,室津: "繊維強化複合材料積層バイブ片持ち梁の信頼性解析"日本機械学会論文集. A編66巻650号. 1908-1915 (2000)
• [文献書誌] N.Kogiso,S.Katou and Y.Murotsu: "Reliability-Based Optimization of Thin Composite Pipe"CD-ROM Proc. 8th ASCE Joint Specialty Conf.On Probabilistic Mechanics and Structural Reliability. PMC2000-189. 1-6 (2000)
• [文献書誌] N.Kogiso,T.Tsushima and Y.Murotsu: "Wing Planform Optimization of Human Powered Aircraft in Low Reynolds Number Range"CD-ROM Proc.8th AIAA Symposium on Multidisciplinary Analysis and Optimization. AIAA 2000-4739. 1-10 (2000)
• [文献書誌] N.Kogiso,S.Nakagawa and Y.Murotsu: "Application of Tunneling Algorithm to Reliability Analysis of Laminated Composite Pipe"Proc 9th IFIP WG 7.5 Working Conf.On optimization and Reliability of Structural Systems. 1-8 (2000)
• [文献書誌] 小木曽,中川,室津: "トンネル方を利用した複合材料積層板の信頼性設計"日本機械学会・第4回最適化シンポジウム講演論文集. 241-246 (2000)