• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2023 年度 実績報告書

非線形移動型モデリング法の構築による大変形構造物の高効率な一連解析

研究課題

研究課題/領域番号 21K14341
研究機関東北大学

研究代表者

大塚 啓介  東北大学, 工学研究科, 准教授 (20881189)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード次世代航空機 / 流体構造連成 / 空力弾性 / 非線形有限要素法 / 風洞実験 / マルチボディダイナミクス / マルチフィジックス / 大変形構造物
研究実績の概要

低高度を数年継続飛行することで空の基地局となる衛星航空機の実用化が期待されている.従来航空機と異なり,極軽量柔軟な衛星航空機は静的大変形形状によって周波数特性・動特性が激変する.衛星航空機の早期実現には大変形を考慮した数値モデル(非線形運動方程式)による静解析・周波数解析・動解析という一連の解析が必要になる.
非線形性を任意に移動させ,静解析・周波数解析・動解析いずれに対しても容易に適用でき,高い解析性能を発揮する【非線形移動型モデリング法】の構築を目的とし,最終年度である3年目は以下の2点に取り組んだ.
①周期加振実験による動解析モデルの精度実証:動解析モデル実証のために新たな風洞実験装置を作成した.鉛直に固定支持した平板翼模型の前方に円柱を配置してカルマン渦を発生させることで模型を励振する装置である.東北大学・流体科学研究所の風洞装置で,実験を行い励起された振動をレーザ変位計と圧電センサで計測することでモデル実証に有用な実験データが得られた.
②自励振動実験による周波数解析モデルの精度実証:流速がある値に到達すると風洞模型の振動が増大するフラッタ現象の計測を行った.フラッタ発生時にレーザ変位計で得られた周波数と解析で得られた周波数には誤差があった.この誤差を解消するには本研究で焦点を当てていなかった流体モデルの改善が必要になると考えられる.
以上より,3年間で予定していた非線形移動型モデリング法の構築,静解析実証実験,周波数解析実証実験,動解析実証実験が完了した.

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 9件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Imperial College London/The University of Liverpool(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      Imperial College London/The University of Liverpool
  • [国際共同研究] The University of Manchester/University of Leads/Aston University(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      The University of Manchester/University of Leads/Aston University
  • [国際共同研究] The University of Iowa(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      The University of Iowa
  • [雑誌論文] Establishment of iterative modeling method for spherical tensegrity structure using rotational symmetry and regular polyhedron configuration2024

    • 著者名/発表者名
      Mori Erina、Matsumoto Yuta、Kawabata Nariyuki、Otsuka Keisuke、Makihara Kanjuro
    • 雑誌名

      Mechanics Research Communications

      巻: 135 ページ: 104217~104217

    • DOI

      10.1016/j.mechrescom.2023.104217

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 空力弾性現象による振動エネルギハーベスティング2024

    • 著者名/発表者名
      志村 賢人, 向川 大成, 原 勇心, 大塚 啓介, 槙原 幹十朗
    • 学会等名
      日本機械学会東北支部 第59期総会・講演会
  • [学会発表] Moving Morphable Components based on Strain-Based Beam Formulation for Topology Optimization2024

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Otsuka, Shuonan Dong, Ryo Kuzuno, Hiroyuki Sugiyama, Kanjuro Makihara
    • 学会等名
      AIAA SciTech 2024 Forum
    • 国際学会
  • [学会発表] Aeroelastic Simulation Framework for Membrane Wings2023

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Otsuka, Shuonan Dong, Koji Fujita, Hiroki Nagai, Kanjuro Makihara
    • 学会等名
      20th International Conference on Flow Dynamics (ICFD2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] Simulation Framework for Wake-Induced Aeroelastic Phenomena2023

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Otsuka, Yoshiaki Abe, Tomoki Yamazaki, Takanori Haga
    • 学会等名
      20th International Conference on Flow Dynamics (ICFD2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] Arbitrary Lagrangian-Eulerian Non-liner Finite Element Analysis of Tethered Structure with Large Deformation2023

    • 著者名/発表者名
      Yuya Takahashi, Ryo Kuzuno, Shuonan Dong, Taiki Okada, Yoshitaka Shizuno, Keisuke Otsuka, Kanjuro Makihara
    • 学会等名
      20th International Conference on Flow Dynamics (ICFD2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] Flutter Harvester Using Flexible Plates with Piezoelectric Film2023

    • 著者名/発表者名
      Taisei Mukogawa, Shuonan Dong, Yu Jia, Yu Shi, Constantinous Soutis, Hiroki Kurita, Fumio Narita, Keisuke Otsuka, Kanjuro Makihara
    • 学会等名
      20th International Conference on Flow Dynamics (ICFD2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] State Estimation of Multibody Model Using State Observer Based on Differential Algebraic Equation2023

    • 著者名/発表者名
      Taiki Okada, Shuonan Dong, Ryo Kuzuno, Yuya Takahashi, Yoshitaka Shizuno, Keisuke Otsuka, Kanjuro Makihara
    • 学会等名
      20th International Conference on Flow Dynamics (ICFD2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural Optimization of Flexible Multibody Systems with Deployment Mechanism2023

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Watanabe, Shuonan Dong, Keisuke Otsuka, Kanjuro Makihara
    • 学会等名
      20th International Conference on Flow Dynamics (ICFD2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] High-Precision Multibody Model for Space Elevator Including Torsional Deformation2023

    • 著者名/発表者名
      Ryo Kuzunoa, Shuonan Dong, Yuya Takahashi, Keisuke Otsuka, Kanjuro Makihara
    • 学会等名
      74th International Astronautical Congress (IAC)
    • 国際学会
  • [学会発表] ハミルトニアン形式の柔軟マルチボディダイナミクスの低次元化モデリング法と実験実証2023

    • 著者名/発表者名
      Dong Shuonan, 大塚啓介, 槙原幹十朗
    • 学会等名
      第65回構造強度に関する講演会
  • [学会発表] 幾何学的制約を導入可能なMMC法によるトポロジー最適化2023

    • 著者名/発表者名
      大塚啓介, Dong Shuonan, 槙原幹十朗
    • 学会等名
      第65回構造強度に関する講演会
  • [学会発表] Dominant Geometrical Factor in Non-Equatorial Space Elevator Dynamics2023

    • 著者名/発表者名
      Ryo Kuzuno, Shuonan Dong, Yuya Takahashi, Taiki Okada, Yoshitaka Shizuno, Keisuke Otsuka, Kanjuro Makihara
    • 学会等名
      The 34th International Symposium on Space Technology and Science (ISTS2023)
    • 国際学会
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      https://web.tohoku.ac.jp/makihara/www-j/index-j.htm

URL: 

公開日: 2024-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi