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本研究は、軽量航空宇宙構造として航空機構造や宇宙機構造への適用が検討されているCFRPラティス構造について、「振動・衝撃減衰性能の観点からも有用な構造様式ではないか？」との着想から、CFRPラティス構造の振動・衝撃減衰メカニズムを明らかにすることを目指したものである。実機構造としてはロケット構造など、円筒構造が考えられるが、本研究では、メカニズム解明を主眼とし、ラティス平板モデルを対象として、3年間で解析モデル構築と実験計測による研究を進めた。
CFRPラティス構造の衝撃減衰応答についての解析モデルの構築を目指し、ラティス構造特有のユニットセルを用いた、効率的な衝撃応答予測を可能とする数値解析モデルの開発を行った。外力による周波数応答を計算することで、ラティス構造のユニットユニットセル構造に起因し、選択的に減衰性能を高めうるストップバンドの存在を明らかにした。
また、材料の減衰以外の幾何学的効果による応答低減が達成される可能性を検証するために、ユニットセルの幾何形状を変化させた場合の解析を実施し、所望の周波数領域の衝撃減衰を向上さることが可能であることを解析的に示し、有限要素法による過渡応答解析によっても検証した。
開発した解析モデルにより、ラティス構造の幾何特性を変化させることでストップバンドの設計が可能となり、幅広い帯域の減衰が可能となるラティス構造を示し、軽量高減衰構造の開発にとって有用な基盤が得られた。
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