| 研究概要 |
軸圧縮を受けるハイブリッド複合サンドイッチ円筒殻の座屈強度をガレルキン法を用いて解析した結果と曲げ負荷を受けるフィラメント・ワインディング(FW)製の積層およびサンドイッチ円筒殻の曲げ強度を有限要素法を用いて明らかにし、それぞれの実験によってこれらの結果を検証した上でハイブリッド複合サンドイッチ円筒殻の最適設計法を確立するための研究を行なった。以下、本研究で得られた主要な研究成果を示す。
1.内外層がそれぞれ異なる層厚さと異方性を有し、正材も異方性を有する一般的なハイブリッド複合サンドイッチ円筒殻の軸圧縮座屈を求める行列式を示し、その具体例として軟質な正材の場合に予想される軸対称座屈荷重の陽な解析式を示した
2.軸対称座屈荷重は、古典的なオイラー座屈と正材のせん断座屈とに分けられ、座屈強度上サンドイッチ効果のない正材のせん断座屈に移る内外層と正材の剛性比を明らかにし、ハイブリット複合サンドイッチ円筒殻設計上有益な式を提示した。
3.軸圧縮座屈の解析結果を検証するために軟質な正材としてポリウレタンフォーム,内外層にAl合金とGFRPのFW材を用いたハイプリッド複合サンドイッチ円筒殻の実験を行ない、実験値は解析値とほぼ一致した。
4.四点曲げ荷重を受けるFW製FRP円筒殻は大たわみによる荷重とたわみ、荷重とひずみ間の非線形関係を線形増分法に基づく有限要素法の数値解析によって明らかにし、この場合も実験値と良い一致をみた。
5.円筒殻の肉厚、ワインデイング角度の大きさに応じて、四点曲げ荷重を受けるFW製FRP円筒殻は材料破損あるいは座屈破壊となり、FW製FRP円筒殻あるいはそれらを構成体とするハイブリッド複合サンドイッチ円筒殻の最適設計法の必要性を示した。
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