自由自在な変形を可能とする階層的メカニカル・メタマテリアルの創製

创建能够自由变形的分层机械超材料

• 批准号: 22K14153
• 负责人: 立山 耕平
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Muroran Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14153/
• 关键词: セル構造体; ひずみ速度; メカニカルメタマテリアル; 階層化; 衝撃吸収

従来のセルの幾何学的制御は、１．「規則的」配置による高強度化、２．「不規則的」配置による変形の安定化の2種類に大別される。「規則」と「不規則」は文字通り二律背反であるため、これらの構造が共存した幾何学的制御は未だ存在していない。そこで本研究では、「規則構造」および「不規則構造」の両者を「階層的」に配置するといった独創的発想で従来の2種類の変形機構を共存させ自由自在な変形を可能とする階層的メカニカルメタマテリアルの創製を目指す。本研究は2つのフェーズAおよびBに分類され、進捗に合わせて適宜フェーズを移行して研究を行う。2022年度ではフェーズAとして、単位セル構造の変形特性データベースの構築を行った。また、両フェーズに共通の試験装置である落錘型試験装置の作製を行った。実施した具体的内容としては、解析モデル作成および構造解析、試験片作製、試験装置作製および試験装置の実装である。解析モデルの作成は、自作の3D形状作成プログラムを使用した。本プログラムではセルの形状、大きさ、配置の乱雑性、セル壁の厚み、異方性、セル壁の節の大きさを任意に変更することが可能であり、オープンセル構造とクローズドセル構造のシームレスな移行も再現できる。本手法を用いて、セル構造体の圧縮特性に及ぼす内部流体の影響およびセル形状の影響について解析的検討を行った。その結果、これまで実験的に得られてきた実験結果を補間する解析結果を得ることができた。実験のための試験片作製には、粉末焼結積層方式の3Dプリンタを用いた。3Dプリンタを用いるにあたり、積層の異方性やレーザー強度の影響等について実験的に検討を行った。実験的検討においては、単純な準静的圧縮試験だけではなく動的なひずみ速度の影響を考慮するために衝撃試験装置を開発し、幅広いひずみ速度域での試験を可能とした。

The control of geometry in 従, セ, 従,, 1. "Regular" configuration による high-intensity, 2. The two types of "irregular" configuration による deformation <s:1> stabilization <e:1> に are quite different from される. "Rules" と "irregular" は text through り antinomy で あ る た め, こ れ ら の tectonic が coexistence し た the suppression of geometry は did not exist だ し て い な い. そ こ で this study で は, rules of "tectonic" お よ び "irregular structure" の struck the を "class" に configuration す る と い っ た original 発 think で 従 to の 2 kinds の - shape institutions を coexistence さ せ な free - form を may と す る class メ カ ニ カ ル メ タ マ テ リ ア ル の created を refers す. This study は 2 つ の フ ェ ー ズ A お よ び B に classification さ れ, into 捗 に close わ せ て suitable フ ェ ー ズ を transitional し を line う て research. 2022 で は フ ェ ー ズ A と し て, 単 セ ル tectonic の - shape features デ ー タ ベ ー ス の line build を っ た. Youdaoplaceholder0 and two フェ ズに ズに ズに common <s:1> experimental device である drop hammer type experimental device を manufacture を line った. Be applied し た specific content と し て は, parse モ デ ル made お よ び structure, test system and test device for making お よ び test device の be loaded で あ る. To analyze モデ and モデ to create モデ, and to create a self-made 3D shape of プログラムを, use <s:1> た. This プ ロ グ ラ ム で は セ ル の shape, big き さ, configuration の disorderly 雑 セ ル thick wall の み, different sex, セ ル wall section の の big き さ を arbitrary に - more す る こ と が may で あ り, オ ー プ ン セ ル tectonic と ク ロ ー ズ ド セ ル tectonic の シ ー ム レ ス な transitional も reappearance で き る. This technique を い て, セ ル constructs の 圧 shrinkage characteristics に and ぼ す internal fluid の influence お よ び セ ル shape の に つ い 検 for line を っ て parse た. そ の results, こ れ ま で be 験 に better ら れ て き た be 験 results を す between analytical results る を る こ と が で き た. The test piece is made in ため ため, and the powder 焼 deposition layer method <s:1> 3Dプリ <e:1> タを uses た た. 3 d プ リ ン タ を with い る に あ た り, horizon の square difference や レ ー ザ ー strength の influence に つ い て be 験 of に 検 line for を っ た. Be of 験 検 に お い て は, 単 pure な 圧 of quasi static indentation test だ け で は な く moving な ひ ず の み speed of を consider す る た め に blunt shock test device を open 発 し, picture hiroo い ひ ず み speed domain で の test を may と し た.

项目成果

セル構造体における内部流体の流出特性

细胞结构内部液体的流出特性

• 发表时间: 2022
• 作者: 立山 耕平;藤木 裕行
• 通讯作者: 藤木 裕行

Effect of Internal Air on Compressive Properties of Foamed Polymer

内部空气对泡沫聚合物压缩性能的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Kohei Tateyama;Hiroyuki Fujiki
• 通讯作者: Hiroyuki Fujiki

Effect of Interaction between Microstructure and Internal Fluid on Dynamic Compressive Behavior in Cellular Materials

微结构和内部流体之间的相互作用对多孔材料动态压缩行为的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Kohei Tateyama;Hiroyuki Fujiki;Kohei Tateyama and Hiroyuki Fujiki
• 通讯作者: Kohei Tateyama and Hiroyuki Fujiki