Innovative manufacturing of advanced composites using electrodeposition resin molding and vibration optimization

昨年度までに複合材平板に対する曲線状繊維束の隙間（Gap）や重なり（Lap）を考慮した板厚の推定手法，振動減衰性能の推定方法の開発を行い，減衰性能を最大化する目的で最適化問題に取り組んだ．得られた最適設計案を基に供試体および他の繊維形状を有する供試体を作製し，実験モード解析により，その減衰性能を計測したところ，得られた最適設計案が最も高い減衰性能を示し，板厚推定手法を含めた最適化手法の妥当性が確認できた．本年度は，これら一連の確定した手法を，一般的な機械構造で多く利用されている殻(シェル)構造へ拡張した．昨年度までの手法では曲面の等高線を水平面に射影することで，任意の曲線群を表現していた．本年度はその曲線群を有限要素法で利用される形状関数を用いた座標変換により要素ごとの直線繊維を，最適に設計したいシェル要素内に変換した．球，円筒，馬鞍殻状のシェル構造へ本手法を適用し，いずれの場合にも曲線繊維が有効であることを示した．また，電着樹脂含浸法で作製した複合材の板厚方向の電気特性の計測を行った．繊維が電気化学的に被覆されている状態のCFRPでは，絶縁性が高いと期待していたが，実際に計測した結果，電着樹脂含浸法で作製した試験片においても他の手法で作製した試験片と同様の導電性が確認された．一方，天然由来の材料であるセルロースナノファイバーや紙などを層間に挿入することで，絶縁され，平板キャパシタとして利用できる可能性が示された．

昨年度までに複合材平板に対する曲線状繊維束の隙間（Gap）や重なり（Lap）を考慮した板厚の推定手法，振動減衰性能の推定方法の開発を行い，減衰性能を最大化する目的で最適化問題に取り組んだ．得られた最適設計案を基に供試体および他の繊維形状を有する供試体を作製し，実験モード解析により，その減衰性能を計測したところ，得られた最適設計案が最も高い減衰性能を示し，板厚推定手法を含めた最適化手法の妥当性が確認できた．本年度は，これら一連の確定した手法を，一般的な機械構造で多く利用されている殻(シェル)構造へ拡張した．昨年度までの手法では曲面の等高線を水平面に射影することで，任意の曲線群を表現していた．本年度はその曲線群を有限要素法で利用される形状関数を用いた座標変換により要素ごとの直線繊維を，最適に設計したいシェル要素内に変換した．球，円筒，馬鞍殻状のシェル構造へ本手法を適用し，いずれの場合にも曲線繊維が有効であることを示した．また，電着樹脂含浸法で作製した複合材の板厚方向の電気特性の計測を行った．繊維が電気化学的に被覆されている状態のCFRPでは，絶縁性が高いと期待していたが，実際に計測した結果，電着樹脂含浸法で作製した試験片においても他の手法で作製した試験片と同様の導電性が確認された．一方，天然由来の材料であるセルロースナノファイバーや紙などを層間に挿入することで，絶縁され，平板キャパシタとして利用できる可能性が示された．