仮想クラドニ法を含むCFRP積層構造要素の動的解析法

点击翻译按钮获取中文摘要

令和3年度は，申請タイトルの基礎的な部分である「複雑な積層構成とそれに伴う機械特性を考慮した構造要素の高精度な解析法」開発の可能性を研究した．このためリッツ法を拡張して，任意の境界条件を組み合わせた対称積層板の面内振動を対象として，とくに実質的に異なる境界条件の組合せ(板を面内や面外に回転すると同じ特性となる場合を除外した組合せ)を算出する組合せ論を適用した．この成果は，海外専門誌(Thin-walled Structures)に1編掲載された[研究成果の雑誌論文.1参照]．さらに領域ごとに異なる繊維配向角度を持つ積層板の曲げ振動について，振動解析方法を開発して適用事例を計算し，その有効性を示した研究成果が専門誌(Composite Structures)に1編掲載された[論文.2]．さらに小さな曲率を持つ偏平シェルの固有振動数について，高精度なデザインデータとしてまとめ報告している[論文.3]．また混合境界条件を有する積層板の面内振動の方法を開発して，2021年の日本機械学会D&D2021講演会に発表した．以上に加えて申請タイトルにある「仮想クラドニ法」の基礎概念を検討した．実験的なクラドニ法では細かい砂が振動により変位がゼロとなる節線に移動する．これを仮想的に実現するため，1個の粒子が振動変位の一次微分(傾斜)方向に移動すると考え，連続体の変位からグラディエント(傾斜一次微分ベクトル)を計算する手順を検討した．その概念の検証のため，比較的に簡単な解が仮定できる周辺単純支持された長方形版をモデルとして，アルゴリズムを作成している．