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2011 年度 実績報告書

コンポジット圧電素子による局所異方性振動モード制御

研究課題

研究課題/領域番号 22760164
研究機関北海道大学

研究代表者

本田 真也  北海道大学, 大学院・工学研究院, 助教 (90548190)

キーワード繊維強化複合材料 / 振動モード / 曲線状繊維 / スマート構造 / 圧電素子 / 最適設計
研究概要

繊維強化複合材料において,自動繊維束配置装置(Automated fiber placement)の援用により,近年は曲線状の強化繊維を有する構造材が作成可能となっている.曲線状の繊維形状は,部材内部で局所的な異方性構造を有し,従来の均質な異方性材よりも目的に特化した構造材料の作成が可能である.本研究では,
(1)曲線状の強化繊維を有する複合材の新たな設計手法
(2)簡易実験モデルの作成方法の提案
(3)同等の結果を得るための曲線状繊維以外の局所異方性構造の提案
(4)圧電振動子の局所異方性化によるモード形状制御
が主な目的であった.(1),(2)の項目に関しては平成22年度の研究において成果が得られた.そのため,平成23年度では(1)の発展と(3),(4)の項目に取り組んだ.
(1)の発展に関しては,平成22年度段階では,曲線状繊維の表現に三次元多項式により表現された曲面形状を用いていたが,本年度ではより自由度の高いスプライン関数を用いて曲面形状表現を行い,昨年度の結果と比較した.その結果,本年度の手法は昨年度より高い性能を有する曲線状繊維形状が設計可能であることが分かった.しかしながら,本年度の手法では昨年度の手法よりも曲率が大きくなりがちであり,効果的な制約条件が必要であることがわかった.
(3)の項目に関しては,アルミニウム板をCFRP材で部分的に強化したハイブリット板や,CFRP材の厚さを局所的に変化させた非均一厚材を作成し,局所異方性によるモード形状の変化を確認した.また,遺伝的アルゴリズムを用いた,振動数に関する最適化プログラムを構築した.これらにより,最終的な目標である(4)に関する,基礎的な事項は達成されたといえる.また,(4)の応用として,モード形状も設計変数に含めたマイクロサイズのスマート複合材の統合的な設計手法を提案した.これらの有用性は実験・数値シミュレーションにより確認された.

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (10件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Natural Frequencies and Vibration Modes of Laminated Composite Plates Reinforced with Arbitrary Curvilinear Fiber Shape Paths2012

    • 著者名/発表者名
      Shinya Honda and Yoshihiro Narita
    • 雑誌名

      Journal of Sound & Vibration

      巻: Vol.331 ページ: 180-191

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multidisciplinary Design Optimization for Vibration Control of Smart Laminated Composite Structures2011

    • 著者名/発表者名
      Shinya Honda, Itsuro Kajiwara, and Yoshihiro Narita
    • 雑誌名

      Journal of Intelligent Material Systems and Structures

      巻: Vol.22, No.13 ページ: 1419-1430

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 繊維強化複合材シェルの曲面形状と積層構成の統合最適化2011

    • 著者名/発表者名
      本田真也, 加藤大翔, 成田吉弘, 成田大祐
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(C編)

      巻: Vol.77, No.777 ページ: 1793-1802

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multidisciplinary Design Optimization of Surface Shapes and Lay-up Configurations for Laminated Composite2011

    • 著者名/発表者名
      Shinya Honda, Takeru Kato, Yoshihiro Narita, Daisuke Narita
    • 雑誌名

      Journal of System Design and Dynamics

      巻: Vol.5,No.8 ページ: 1662-1673

    • DOI

      DOI:10.1299/jsdd.5.1662

    • 査読あり
  • [学会発表] Vibration Testing Method of Smart Micro-Composite with Laser Excitation2011

    • 著者名/発表者名
      Shinya Honda
    • 学会等名
      14th Asia-Pacific Vibration Conference (APVC14)
    • 発表場所
      HongKong Polytech Univ., HongKong
    • 年月日
      2011-12-06
  • [学会発表] レーザー加振を用いたスマートマイクロ複合材の振動制御性の評価2011

    • 著者名/発表者名
      本田真也
    • 学会等名
      日本複合材料学会,第36回複合材料シンポジウム
    • 発表場所
      フォレスト仙台,仙台市
    • 年月日
      2011-10-21
  • [学会発表] 翅脈構造を有するCF/Alハイブリッド複合材の振動特性評価2011

    • 著者名/発表者名
      湯上訓平
    • 学会等名
      本機械学会,北海道支部第50回講演会
    • 発表場所
      旭川高専,旭川市
    • 年月日
      2011-10-01
  • [学会発表] 繊維強化複合材により局所的に強化された板の振動数最大化2011

    • 著者名/発表者名
      本田真也
    • 学会等名
      日本機械学会,Dynamics and Design Conference 2011 (D&D2011)
    • 発表場所
      高知工科大学,香美市
    • 年月日
      2011-09-08
  • [学会発表] 曲線状繊維によって強化された複合材の多目的最適化2011

    • 著者名/発表者名
      五十嵐輝樹
    • 学会等名
      日本機械学会,Dynamics and Design Conference 2011 (D&D2011)
    • 発表場所
      高知工科大学,香美市
    • 年月日
      2011-09-06
  • [学会発表] 積層パラメータを用いたスマート複合材の統合最適設計2011

    • 著者名/発表者名
      小坂亙
    • 学会等名
      日本機械学会,Dynamics and Design Conference 2011 (D&D2011)
    • 発表場所
      高知工科大学,香美市
    • 年月日
      2011-09-05
  • [学会発表] DESIGN OF SMART COMPOSITE FOR VIBRATION SUPPRESSION USING LAMINATION PARAMETERS2011

    • 著者名/発表者名
      Shinya Honda
    • 学会等名
      18th International Conference on Composite Material (ICCM18)
    • 発表場所
      ICC Jeju, Korea
    • 年月日
      2011-08-23
  • [学会発表] Study on Vibration Design of Laminated Fibrous Composite Plates Reinforced by Short Fibers and Curvilinear Fibers2011

    • 著者名/発表者名
      Shinya Honda
    • 学会等名
      8th International Symposium on Vibration of Continuous Systems (ISVCS8)
    • 発表場所
      Delta Whistler Village Suites, whistler, Canada
    • 年月日
      2011-07-20
  • [学会発表] 曲線状繊維強化複合材の振動・曲率に関する多目的最適設計2011

    • 著者名/発表者名
      本田真也
    • 学会等名
      日本機械学会第12回「運動と振動の制御」シンポジウム(MOVIC2011)
    • 発表場所
      メルパルク長野,長野市
    • 年月日
      2011-06-30
  • [学会発表] MULTI-OBJECTIVE OPTIMIZATION FOR FIBROUS COMPOSITE REINFORCED BY CURVILINEAR FIBERS2011

    • 著者名/発表者名
      Shinya Honda
    • 学会等名
      9th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization (WCSMO-9)
    • 発表場所
      グランシップ静岡(静岡県)
    • 年月日
      2011-06-13
  • [備考]

    • URL

      http://labs.eng.hokudai.ac.jp/labo/intelligent design/

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公開日: 2013-06-26  

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