| 研究概要 |
宇宙軽量構造としての膜面構造は,リンクル(しわ)の発生が構造性能の低下につながるため,リンクルの発生を抑える形状が求められる.これについて,張力場理論に基づくリンクル強度解析とNURBS曲線を用いた形状最適設計を組み合わせることで,リンクルを最小化する形状最適設計問題として定式化し,正方形膜に対する最適形状を求めた.
宇宙空間で加圧する薄膜インフレータブル構造をアンテナなどの反射面として利用するためにはリンクルの発生を抑えるだけではなく,形状精度が要求される.円形膜を試作し,内部加圧力による形状を計測し,リンクル発生を低減する初期形状設計について検討を行った.また,インフレータブルビームを試作し,片持ちはりとして負荷荷重によるたわみを計測するとともに,固定端圧縮側に発生するリンクルを計測し,張力張理論モデルによる有限要素解析結果と比較し,良好な結果を得た。
荷重方向の変動に対するリンクル分布を張力張理論に基づく数値解析により求め,荷重変動に対するリンクル強度の膜内分布における不確定性について確率分布を求めている.一方で,曲げ剛性を無視し,面内変形のみでモデル化する手法では主応力線方向の見積もり等に限界があるため,シェルモデルによる解析により,面外変形を考慮した解析の必要性を示唆した.
一方で,構造信頼性解析法の一種である一次信頼性法を動力学モデルに適用するための確率過程モデルを定式化し,離散周波数近似によるモデル化の妥当性を確認し,膜面変形の空間分布を確率過程でモデル化するための足がかりを築いた.
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