Movable-Nonlinearity Modeling for Successive Analyses of Very Flexible Structures

用于连续分析非常灵活的结​​构的可动非线性建模

• 批准号: 21K14341
• 负责人: 大塚 啓介
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 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-21K14341/
• 关键词: 衛星航空; 流体構造連成; 空力弾性; 非線形有限要素法; 風洞実験; マルチボディダイナミクス; マルチフィジックス; 衛星航空機

低高度を数年継続飛行することで空の基地局となる衛星航空機の実用化が期待されている．従来航空機と異なり，極軽量柔軟な衛星航空機は静的大変形形状によって周波数特性・動特性が激変する．衛星航空機の早期実現には大変形を考慮した数値モデル（非線形運動方程式）による静解析・周波数解析・動解析という一連の解析が必要になる．非線形性を任意に移動させ，静解析・周波数解析・動解析いずれに対しても容易に適用でき，高い解析性能を発揮する【非線形移動型モデリング法】の構築を目的とし，２年目は以下の３点に取り組んだ．①静解析モデルの精度実証：東北大学・流体科学研究所の風洞装置を用いた．鉛直に固定支持した平板翼模型に対して，迎角と流速を変更した場合の変形量をレーザ変位計で計測した．風洞実験結果と解析結果は良好に一致した．②動解析モデルの精度実証：東北大学・流体科学研究所の風洞装置を用いた．鉛直に固定支持した平板翼模型に対して，先端にワイヤを貼付した．そのワイヤを切断することで，風洞内において模型に振動を発生させた．実験結果と解析結果は良好に一致した．この実験成果をJournal of Sound and Vibrationで発表した．③【ジョイントパラメータ】という定式化法を提案し，衛星航空機の静解析用歪モデルにおいて，操作舵面などのジョイント部の効率的な表現を可能にした．【ジョイントパラメータ】の基礎理論をJournal of Sound and Vibrationで発表した．

The application of satellite aircraft is expected to take place at low altitudes for several years. Satellite aircraft vary greatly in shape, frequency characteristics and dynamic characteristics. The early development of satellite aircraft takes into account the large deformation and the numerical value (nonlinear equation of motion). Static analysis, cyclic wave number analysis, dynamic analysis and continuous analysis are necessary. Non-linear motion analysis, static analysis, cycle analysis and dynamic analysis are easy to apply, high resolution performance is developed, and the construction goal of non-linear motion analysis is selected from the following three points in 2 years.① Verification of accuracy of static analysis: Application of wind tunnel equipment at Institute of Fluid Science, Tohoku University. The angle of attack and the velocity of flow are measured by the position meter. The results of wind tunnel analysis are in good agreement. 2. Verification of accuracy of dynamic analysis: Application of wind tunnel equipment at Institute of Fluid Science, Tohoku University. A flat panel model The wind tunnel model is vibrating. The analytical results are in good agreement. Journal of Sound and Vibration. 3. The formulation method is proposed for the static analysis of satellite aircraft, and the effective performance of the control surface and the control part is possible. The Journal of Sound and Vibration is published in the Journal of Sound and Vibration.

项目成果

Flexible Rotating Multibody Analysis Using Extended NPFEM for NonEquatorial Space Elevator

使用扩展 NPFEM 对非赤道空间电梯进行柔性旋转多体分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Ryo Kuzuno;Shuonan Dong;Yuya Takahashi;Taiki Okada;Yoshitaka Shizuno;Keisuke Otsuka;Kanjuro Makihara
• 通讯作者: Kanjuro Makihara

Investigation of Flutter Velocity and Power Generation with Piezoelectric Film

压电薄膜颤振速度和发电的研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Dong;S.;Mukogawa;T.;Hara;Y.;Otsuka;K.;Chen;B.;Shi;Y.;Jia;Y.;Soutis;C.;Kurita;H.;Narita;F.;and Makihara;K.
• 通讯作者: K.

プロペラと主翼の空力干渉を考慮した高アスペクト比翼の非線形空力弾性解析

考虑螺旋桨与主翼气动干扰的大展弦比机翼非线性气动弹性分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Otsuka;K.;Wang;Y.;Cheng;K.;Dong;S.;Fujita;K.;Palacios;R.;Nagai;H.;and Makihara;K.;1.大塚啓介，Dong Shuonan，槙原幹十朗
• 通讯作者: 1.大塚啓介，Dong Shuonan，槙原幹十朗

Joint Parameters for Strain-Based Geometrically Nonlinear Beam Formulation: Multibody Analysis and Experiment

• DOI: 10.1016/j.jsv.2022.117241
• 发表时间: 2022-08
• 期刊: Journal of Sound and Vibration
• 影响因子: 4.7
• 作者: Keisuke Otsuka;Shuonan Dong;Koji Fujita;H. Nagai;Kanjuro Makihara

Imperial College London/The University of Liverpool(英国)

伦敦帝国学院/利物浦大学（英国）