仮想クラドニ法を含むCFRP積層構造要素の動的解析法

CFRP层合结构元件的动态分析方法，包括虚拟Chladny方法

基本信息

批准号：
21K03957
负责人：
成田吉弘
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Yamato University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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．

在2021年，我们研究了开发应用程序标题的基本部分的可能性：“一种高度准确分析结构元素的方法，并考虑到复杂的堆叠结构以及伴随它们的机械性能。”因此，我们扩展了RITZ方法，以应用一个组合理论，该理论计算了实质上不同的边界条件（排除板时旋转面板内或平面外或平面外特征相同特征的组合），以靶向对称层压板的平面内振动，以结合任意边界条件。该结果发表在外国专业杂志（薄壁结构）的一篇文章中[参见有关研究结果的期刊论文1]。此外，开发了每个区域的层压板的弯曲板的弯曲振动的有效性，并计算了振动分析方法，并计算了振动分析方法，并在专业期刊（复合结构）中发表了这些有效性。此外，我们总结了具有较小曲率的扁平壳的固有频率作为高度准确的设计数据[Paper.3]。此外，开发了一种具有混合边界条件的层压板的振动方法，并在2021年日本机械工程师学会D＆D 2021讲座上提出。除上述内容外，我们还研究了应用程序标题中列出的“虚拟Cladnis方法”的基本概念。在实验性的克拉德尼方法中，细砂移到了由于振动而导致位移为零的节点线。为了实现这一目标，我们认为一个粒子会沿振动位移的第一个差分（倾斜）方向移动，并检查了从连续体的位移中计算梯度（倾斜的线性导数载体）的过程。为了验证此概念，使用具有简单外围支持的矩形版本创建了算法，该版本允许假定相对简单的解决方案。