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特定方向に大きく曲げねじり変形する翼構造の提案とその性能評価

提出一种在特定方向上显着弯曲和扭转的机翼结构并评估其性能

基本信息

批准号：
21H01535
负责人：
池田忠繁
金额：
$ 10.48万
依托单位：
Chubu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01535/
关键词：
モーフィング翼複合材料コルゲート構造最適化

项目摘要

コルゲート構造等を適用した柔軟フラップに関しては、剛性設計を行うと共に、空力荷重作用時の変形や動特性の解析手法を開発することで、モーフィング翼実現のための設計基盤の構築を行った。ラティス構造のモーフィング翼主構造への適用に関しては、Cube型ラティスがウイングツイスト型モーフィング翼に適していることを明らかにし、また、Cube型ラティスを用いた小型無人機用の翼構造を製作し、地上試験によりウイングツイストを実現できることを確認した。さらに、刺しゅう機により補強繊維を部分配置することにより、ねじり形態の双安定板構造が出現することを有限要素解析により見つけ、実際に製作し確認した。リブを取り付け、立体翼構造状態での変形も確認した。また、双安定長方形板の2形態で固有振動数が大きく異なるモードを有限要素解析により見つけた。変形駆動に利用できるか検討中である。新しいモーフィング構造設計手法の開発において、レベルセット法に基づくトポロジー最適設計をモーフィング翼に適用する研究では、トポロジー最適設計で現れる空洞領域を小さな弾性を持つ領域ではなく、真の空洞領域として扱う手法を取り入れ、さらに、非線形変形の影響を考慮に入れる手法を開発し、非線形変形の効果を取り入れた設計法を開発した。また、前年度に「インフィル構造創成法」をコンプライアントグリッパーの形態設計に適用したが、そこで得られた形態はインフィル構造の性質を持たず、マクロな部材配置を有することが分かった。その一方、多様な形態が得られるため、「グレイスケール構造修正アルゴリズム」と呼び、その多様な形態を持つコンプライアントグリッパーを3次元プリンターで造形し、その力学特性を実験によって調べ、グリッパー部の変位と把持力にトレードオフ関係があることを定量的に明らかにした。この性質をさらに明確にするため、同手法の多目的最適化への展開を試みている。

The analysis method of the dynamic characteristics of the flexible structure under the action of the air force is developed. The wing structure for small unmanned aerial vehicles is manufactured and tested on the ground. The structure of the double-stabilized plate in the form of a finite element analysis is confirmed. The shape of the wing structure is confirmed. The number of natural vibrations in two forms of bistable rectangular plates varies greatly from one to the other in finite element analysis The change of shape and movement is used in the discussion. Development of a new structural design method based on optimal design of a structure and its application to a wing. Research on optimal design of a structure and its application to a wing. Research on optimal design of a structure and its application to a wing. Research on optimal design of a structure and its application to a wing. Non-linear shape and effect are introduced into the design method. In the past year, the "structure creation method" has been applied to the design of the shape of the structure. The mechanical properties of a single or multi-dimensional shape are adjusted, the position of a multi-dimensional part is adjusted, and the grip force is adjusted. The properties of the system are clearly defined, and the multi-purpose optimization of the same method is carried out.