軽量高強度新素材を用いたハイブリッド構造の強度・靱性能の分析と設計法の構築

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K06640
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 建築構造・材料
• 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: 複合材料 / 鋼構造 / 薄肉構造 / 補強

研究成果の概要

繊維強化樹脂を用いてハイブリッド化した鋼製容器構造物の内圧を考慮した構造性能を分析し，(1)鋼製円筒構造の軸圧縮試験を行い補強によって変形の拘束による耐力上昇が可能なことと最大耐力後の耐力低下が緩和できること，(2)薄肉鋼板の面内剪断試験を行い補強によって剪断耐力の向上が可能なことを明らかとした。また軸圧縮・剪断試験に対して有限要素解析を行い，高精度で実験を再現できることを示した。さらに，(3)縮尺円筒容器構造に対する振動試験を実施し，薄肉円筒容器構造の内容物の内圧による力学挙動と補強効果，補強時の繊維方向の影響について明らかとした。

自由記述の分野

工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で実施した繊維強化樹脂による鋼構造部材のハイブリッド化に関する研究成果は，産業構造に多く存在する鋼製薄肉容器構造や，配管等の設備構造に対して軽量でハンドリングに優れる補強方法を示したものであり，防災・減災技術に応用される可能性がある。更に薄肉鋼材により構成される船舶分野等の異分野における成果の波及にも期待があり，軽量構造・長寿命構造の実現への一助となる成果であると考える。学術的には，鋼・繊維強化樹脂のハイブリッド構造要素の力学特性評価や解析法に関する研究成果を論文として公表しており，今後の分析・設計法に応用される期待がある。