| 研究課題/領域番号 |
11225206
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| 研究種目 |
特定領域研究
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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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)
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| 研究分担者 |
小木曽 望 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70295715)
松永 三郎 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (00222307)
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| 研究期間 (年度) |
1999 – 2002
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| キーワード | マグネシウム合金 / 宇宙システム / 環境最適設計 / 複合領域最適設計 / 人工衛星 / 信頼性設計 / 進化的最適化 |
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| 研究概要 |
軽量・高比強度・高比剛性・高ダンピング性を有するマグネシウム合金材料の宇宙空間を含む広範な応用展開のための軽量構造最適設計の研究と、マグネシウみ合金を構造物に適用する際に要求される特性を明らかにすることを目的とし、下記の研究課題を実施した。
1.マグネシウム合金翼の超音速フラッタ特性の向上を目的とした最小重量設計ならびに超音速フラッタ限界動圧の向上を実現するための多目的構造最逼化手法を感度解析とESO法をベースとして提案し、得られた最適構造解の特性を明らかにした。この結果、フラッタ限界動圧を制約条件とした構造質量の最小化アルゴリズムを用いることにより、同時最適化が実現できることを示した。また、Mg合金を平板翼構造に適用して最適設計することにより、ほぼ比剛性に比例した最適化が可能になることが示された。
2.小型宇宙システムに対してMg合金を実際に使用し、その有効性について検討した。具体的には、1辺10cmの立方体形状、質量1kgに厳しく制限されている超小型衛星CubeSatの開発過程で問題となった質量削減要求に際して、荷重・熱環境を考慮してアルミ合金製部品を再設計し、マグネシウム合金部材に置き換えることで、制約条件を満足できた。同様に、打上げ時に開発を要求された分離機構本体固定部品をMg合金に変更し、質量削減要求に答えることができた。また、質量削減効果だけでなく、CubeSatの振動試験結果より、Mg合金を使用している個所の大幅な振動振幅低減がなされていることを見出した。その効果を利用して、共振個所の部材をMg合金で置換・補強することで、打上げ時振動環境に耐えうるよう設計製作できる可能性を示した。
3.Mg合金材料を用いた構造物の信頼性を考慮した設計手法の開発を行うために、マグネシウム合金パネルの固有振動数に対する信頼性解析にFORM法を適用し、剛性の変動と構造寸法の影響を考慮した最適設計手法を提案し、その有効性を数値解析により明らかにした。
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