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2007 年度 実績報告書

構造物の内部における力の伝達経路に関する新しい指標の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19560099
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

高橋 邦弘  慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (60095619)

キーワード構造解析 / 有限要素法 / 自動車車体 / U* / 荷重伝達 / 荷重経路 / 検査荷重 / 振動
研究概要

構造内部の力の流れを把握し,物理的意味(awareness)を表現し得るよう,新しい構造解析手法を開発した.内部の力の伝わり方を表現する新たな量U*およびU**を用いて,力の流れと荷重伝達の経路を表現する方法を立案した.特にこれまで検討を行なってきたU*は分布荷重に対応できなかったが,新たにU**の開発を試み,その有効性を確認した.新たな指標をU**を実際問題に適用し計算するには膨大な計算時間を必要とする.実際,100万節点程度の有限要素法を用いると,現在のパソコンでは何年も必要とする。これを高速化することは実用上必須な課題である.この問題に対し,検査荷重法なる新たな手法を導入し,解決することができた.その結果,速度は約100倍にまで達した.また汎用有限要素法NastranにU*あるいはU**専用の機能を組み込むことにより約4倍の高速化が可能となり,全体で約400倍の計算速度を得ることができた.これにより,企業の最速の計算機で,約1日だけで計算が可能となった.
実際に自動車車体に適用し床構造に面圧を負荷した場合について,また曲げ振動の1次固有値に対する負荷に関して計算した結果,力の伝達を適確に表現していることが明らかとなった.さらにU*あるいはU**の分布状況を基に,補剛を行なうことを試みた.ここでは仮想的な部材を導入し,その部材の変形によるひずみエネルギーを求め,それによる補剛効果の推測を行なった.その結果,仮想部材による推論は効果を極めて有効に予測できることが明らかになった.その補剛により剛性が約20%上昇する可能性のあることを示すことができた.

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2008 2007

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (2件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] 荷重経路の概念による構造物の最適化2008

    • 著者名/発表者名
      櫻井 俊彰, 高橋 邦弘, 他
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集A編 74-737

      ページ: 6-12

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 構造物の荷重経路U^*解析における多点負荷条件の考慮2007

    • 著者名/発表者名
      櫻井 俊彰, 高橋 邦弘, 他
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集A編 73-726

      ページ: 195-200

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 構造物の荷重経路U^*解析におけるFEM計算の高速化2007

    • 著者名/発表者名
      櫻井 俊彰, 高橋 邦弘, 他
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集A編 73-733

      ページ: 975-980

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reduction of Calculation Time for Load Path U^*Analysis of Structures2007

    • 著者名/発表者名
      Sakurai, T., Takahashi, K., et. al.
    • 雑誌名

      Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering 1-11

      ページ: 1322-1330

    • 査読あり
  • [学会発表] 分布荷重下の構造物における荷重経路と車体への適用2007

    • 著者名/発表者名
      松永 拓也, 高橋 邦弘, 他
    • 学会等名
      自動車技術会学術秋季学術講演会
    • 発表場所
      国立京都国際会館
    • 年月日
      2007-10-18
  • [学会発表] 車体の固有モード形を再現する入力条件下での荷重経路解析2007

    • 著者名/発表者名
      岡野 恭久, 高橋 邦弘, 他
    • 学会等名
      自動車技術会学術秋季学術講演会
    • 発表場所
      国立京都国際会館
    • 年月日
      2007-10-18
  • [産業財産権] 構造解析数値解析装置2008

    • 発明者名
      高橋 邦弘(他)
    • 権利者名
      (学)慶応義塾
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2008/051729
    • 出願年月日
      2008-02-04
    • 外国

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公開日: 2010-02-04   更新日: 2016-04-21  

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