| 研究概要 |
薄板や立体セルに積極的かつ連続的に膜破壊を誘発させ,折り畳みによる塑性変形と膜破壊を同時進行的に起こさせて,重量当り及び容積当りの衝撃エネルギ吸収量を飛躍的に増大できる軽量セル構造体を開発することを目的として,初年度は以下の研究を実施した.
1.貫通エネルギ計算法の確立 動的陽解法有限要素法により,衝撃破壊貫通シミュレーションの基礎をなす圧子のシート破壊貫通エネルギ計算法を検討した.周辺を支持された1枚の薄板にナイフエッジ,三角錐など各種形状の圧子が衝突してき裂を発生,伝播させて貫通させる過程を,破壊力学パラメータ,材料の靭性値,破断ひずみなどからき裂の進展を予測しつつシミュレートできるプログラムを開発した.しかしその計算手法を多数のセルで同時に貫通破壊が生ずるモデルに直接適用すると,余りに計算量が膨大となるので,エネルギ吸収量や変形挙動が近似できる簡易計算モデルを検討中である.
2.貫通エネルギ計算法の実験的検証 上記の計算法の定量的な妥当性を,単位モデルの静的および動的破壊実験を実施して検証した.現在までのところ,き裂発生荷重やエネルギをある程度の精度で予測可能であるが,貫通体とシート片間の摩擦等の影響で貫通エネルギの予測が困難であることが判明した.
3.連続破壊を誘発する薄板セル構造形態の基本設計 衝撃吸収セル構造材開発の方策として,軽量化の観点からシート材で構成できる薄板セル構造の形態を,構造最適設計の形態最適化法を利用して一部探索した.六角形ハニカムや四角形ハニカム,フレキシブルハニカムなどの短い柱状薄板セル構造と貫通破壊を引き起こさせる薄板シートを交互に接着した多層構造を基本に多重セル構造やリブ付きセル構造など種々のセル構造形態を基本設計中である.
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