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高速衝突下における耐衝撃性能の高い多孔質構造の開発

开发高速碰撞下具有高抗冲击性的多孔结构

基本信息

批准号：
20K05017
负责人：
西雅俊
金额：
$ 2.83万
依托单位：
National Institute of Technology, Kumamoto College
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

工業製造物のほとんどが緻密体なのに対し，自然界の物は木材・植物・生体骨のように，内部に多数の空隙や気孔のある多孔質構造のものが数多い．多孔質構造は軽量であり，良好な通気性や透過性，また比表面積が大きい構造なため，エネルギー吸収性・吸音性など，緻密体にない様々な特性を有する．これらの特徴は，航空機など輸送機器の軽量化による燃費向上，小型で高効率の熱交換器など，持続可能な社会づくりのための取組みに応用されている．本申請研究の目的は，動的荷重（高速衝突）に対して耐衝撃性能が高い構造を持つ多孔質構造の開発である．本申請研究では，静的/準静的荷重において強い，複数の多孔質構造に着目し，それらの構造をCADソフトでモデル化し，金属3Dプリンターで造形する．その後，衝撃銃による高速衝突実験および実験と同一条件の数値解析により，動的荷重（高速衝突）に対しても耐衝撃性能が高い，すなわちエネルギー吸収能力が高い多孔質構造を調べる．本申請研究では，実験検討および数値解析手法を通じて，下記を調査する．目的I.多孔質構造ごとに耐衝撃性能を比較する．ここでは，圧力履歴を取得し，エネルギー吸収性能，すなわちプラトー領域を明らかにする．目的II.高速度ビデオカメラで撮影した連続写真と実験を模擬した数値解析により，衝突時の破壊過程（メカニズム）を明らかにする．目的III.プラトー領域や多孔質構造による破壊過程の関係を調べ，多孔質構造が耐衝撃性能にどのように寄与するのかを調べる．

Industrial products have a dense structure, while natural materials include wood, plants, and biological bones. There are many porous structures in the interior. Porous structure has good permeability and permeability, large specific surface area, high absorption and sound absorption properties, and dense body characteristics. The characteristics of these aircraft are: high fuel consumption, high efficiency heat exchangers, small size, high reliability, high reliability, low cost, high reliability, high reliability, The purpose of this research is to develop a porous structure with high impact resistance under dynamic load (high speed collision). The present application studies the effects of static/quasi-static loads on a plurality of porous structures, such as CAD solutions, metal 3D configurations, etc. After the impact, high speed collision is very difficult to solve. Under the same condition, the dynamic load (high speed collision) is very difficult to solve. The absorption capacity of the porous structure is very high. This application study is based on the following investigation. Objective I. Comparison of impact resistance of porous structures. This is the first time that we've seen this. Objective II. High speed video capture, continuous video capture, simulation, numerical analysis, conflict resolution, and conflict resolution. Objective III. To study the relationship between the fracture process of porous structures and the impact resistance of porous structures.