| 研究課題/領域番号 |
17K06640
|
|---|
| 研究機関 | 豊橋技術科学大学 |
|---|
研究代表者 |
松本 幸大 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00435447)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| キーワード | 炭素繊維強化樹脂 / 容器構造 / 補強 / 力学試験 / 有限要素解析 |
|---|
| 研究実績の概要 |
鋼製円筒容器構造物などに使用される薄肉鋼板に対して，圧縮力や剪断力が作用した際の力学挙動を力学実験と有限要素法により分析した。
まず，圧縮力に関しては，外径約300mm・肉厚約2mmの鋼製円筒シェルに対して，炭素繊維強化樹脂により外側のみを補強し軸圧縮力を作用させ，挙動の分析を行った。補強は，周方向繊維のみと２方向繊維による補強を採用した。繊維配向の違いによらず最大耐力は概ね等しい値となったが，座屈モードや荷重変位関係には違いが見られ，靱性能は大幅に向上することが明らかとなった。同時に，有限要素法によりモデル化・解析を行い，精密に実験結果が再現可能であることを確認できた。
次に，剪断力に関しては，有効面積300×300mm，厚さ1.6mmの鋼板に対して，炭素繊維強化樹脂により両側を補強し剪断力を作用させ，挙動の分析を行った。補強は，軸及びその垂直方向の２方向繊維による補強と，軸方向に対して±４５度の２方向繊維による補強を採用した。補強効果や座屈モードは大きな変化ななかったが，歪挙動には違いが見られた。この実験に対して，有限要素法によりモデル化・解析を行い，精密に実験結果が再現可能であることを確認できた。
以上の２種類の実験と有限要素解析により，解析によって鋼と炭素繊維強化樹脂との複合ハイブリッド構造の力学挙動が精密に再現できることが明らかとなり，実大の有限要素解析の妥当性に繋げられることを示した。
さらに最終年度に向けた動的試験の試験設計等を進めた。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
鋼製容器構造の強度・靱性能の評価に繋がる各種要素力学試験を実施でき，その有限要素解析結果も実験と対応する結果を得られたため。
最終年度に実施予定の動的試験の試験設計等を進められたため。
|
| 今後の研究の推進方策 |
初年度において，無補強と補強後の地震時の崩壊性状や補強効果の取得が完了し，２年目において複合ハイブリッド構造の要素力学試験結果と有限要素解析結果の対応が得られたことから，有限要素解析をベースとして実大の構造物の形状と補強量をパラメータとした解析と設計法の構築を進める。
また，縮尺試験体を用いた動的試験により，補強効果と力学特性，靱性能を明らかにするとともに，数値解析による詳細な再現を試みる。
|
