ニューマチックストラクチャの宇宙における形態制御に関する研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650898
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 石田 良平 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 講師 (30145817)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 村瀬 治比古 大阪府立大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (20137243) ; 小山 修平 大阪府立大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (00112540)
• Keywords: ニューマチックストラクチャ / 非線型微分方程式 / 相似則 / 有限要素法

Research Abstract

1)ニューマチックストラクチャの形態を把握するために必要な微分方程式の検討を行い、2)微分方程式を基礎にした数値シミュレーションとモデル実験のための相似則を導出し、3)埋設実験の準備としての基礎実験を行った。具体的には次のようである。
1)形態記述方程式は非線型微分方程式の形で記述される。この微分方程式は、解析的に解けないので、微分方程式から変分原理を用いて有限要素法による定式化を行った。さらに、薄板理論を拡張して、下に述べる実験結果を整理できる形の方程式を導いた。
2)上で得られた有限要素法定式化に基づいて、具体的な数値シミュレーションを実行した。さらに、膜材料のヤング率などの物性値同定にも利用可能である。なお、種々の膜構造の形態について相似則の導出を行い、ほぼ同じ形にまとめることができることがわかった。また、実験系と整合の取れる形の方程式に基づくシミュレーションも行った。
3)上記1),2)に基づき、縮小モデル実験のための基礎実験として、ゴム膜を用いた予備実験と本格的実験のための装置の検討を行った。予備実験の結果、膜構造の形態については、実測値と新しい微分方程式に基づく数値計算結果は傾向的によく一致した結果が得られた。しかし、実験系はあくまでも予備実験なので、測定系において十分な精度が得られないため、確認は不十分である。測定系に多くの誤差を含んでいるので、改善の余地がある。
なお、本研究の一部を学会において講演している。

Research Products

• [Publications] 河田俊行,石田良平,小山修平,南宏和: "ニューマチック構造の相似則とその応用"第42回構造強度に関する講演会講演集. 42. 205-208 (2000)
• [Publications] 石田良平,小山修平,河田俊行,南宏和: "宇宙でのインフレータブル構造の利用について"第9回スペース・エンジニアリング・コンファレンス講演論文集. 00-61. 71-76 (2001)