| 研究課題/領域番号 |
17360421
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
吉川 孝男 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (50380572)
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| 研究分担者 |
安澤 幸隆 九州大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (10191123)
後藤 浩二 九州大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (60274487)
前田 正広 九州大学, 大学院・工学研究院, 助手 (70173713)
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| キーワード | 輸送機器 / 衝突解析 / 動的解析 / 有限要素法 / 耐衝突特性 / 角柱 / 円筒 / 発泡材充填構造 |
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| 研究概要 |
(1)耐衝撃性に優れた薄肉断面ハイブリッド構造の検討
・薄肉矩形断面柱および円筒柱の圧壊挙動を求めるため、寸法/板厚比や材料物性を変化させて動的有限要素法を用いた数値解析を行い、どのような寸法および材料を採用すれば優れた衝撃特性を有する構造を実現できるかを明らかにした。
・柱状構造は安定的な逐次崩壊が期待できるが、初期ピーク荷重が逐次崩壊荷重に比べて高い欠点がある。より耐衝撃特性の良い構造を得るため、柱内部にウレタン発泡材やアルミ発泡材を充填した構造を考案した。
・まず、発泡材の候補材料について、圧壊挙動を知るための試験を行なうとともに、発泡材の圧壊特性を表現できる解析モデルを作成した。
・次に、発泡材と鋼製柱状部材との接触・離反を考慮した動的有限要素法を用いた数値計算を実施した。さらに圧壊試験を行うことにより、最適構造を見出した。すなわち、柱状構造の断面寸法などに応じて適切な材料物性を持つ圧壊発泡材を選定し、これを充填するとともに、柱状構造において端部の断面を絞った構造とすることにより、最適な反力・変位関係が得られた。
(2)船側、船底構造を対象とした耐衝撃性と施工性に優れたハイブリッド構造の検討
・次年度、本格的に解析的検討を行うに先立ち、(1)構造様式の検討、(2)ハイブリッド船側、船底構造のエネルギ特性把握のための数値シミュレーション技術を構築した。
・特に、数値シミュレーションに関しては、船体構造と同様の構造様式をもつ大型浮体構造に航空機のエンジンならびに機体が落下衝突した解析を実施し、従来構造に対して、発泡材を用いた複合構造を採用することにより、よりすぐれた衝撃エネルギ吸収特性となる可能性が高いことを数値計算で明らかにした。
(3)鋼と発泡材料を適用したハイブリッド構造の強度特性把握のための静的試験
(1)でも述べたように、柱状構造に発泡材を充填した構造の静的圧壊試験を実施した。
また、動的挙動評価のための小型落下衝撃強度試験治具の設計を行なった。
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