繊維強化複合材料の剛性および減衰特性に関する多目的最適化

纤维增强复合材料刚度和阻尼性能多目标优化

基本信息

批准号：
10750169
负责人：
松本金矢
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Mie University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至 1999
项目状态：
已结题

项目摘要

炭素繊維を強化材に用いたCFRPなどの複合材料の弾性パラメータおよび減衰パラメータを同定するプログラムを開発した.有限要素法固有値解析・モード減衰比算出プログラムと非線形最適化手法である準ニュートン法を併用し,各パラメータと観測値との関数の強い非線形性や低感度といった特性にも,安定でしかも収束性の高い同定を実現した.開発した同定プログラムを用いて,Adamsらが発表しているGFRPおよびCFRPの振動減衰測定値から減衰パラーメータを同定し,同研究者らが提唱しているパラメータ値よりも高い精度で観測値を満足する値を求めることができた.また同じ材料であっても繊維含有率の異なる試験片から同定される弾性・減衰パラメータは異なり,複合材料の減衰能は弾性係数と同様に繊維含有率により変化することが示された.また、対称および反対称積層されたCFRP正方形板の加振実験を行い,得られた固有振動数およびモード減衰比から弾性パラメータ・減衰パラメータを同定し,繊維含有率がほぼ等しい試験片では,積層形態によらず減衰能は一定値をとることを明らかにした.さらに,遺伝的アルゴリズムを用いて,固有振動数とモード減衰比の積を最大化する積層構成を求めるための多目的最適設計プログラムを開発した.開発したプログラムにより,対称積層長方形板および円筒構造物について最適な積層構成を求めることができた.

我们已经开发了一个程序来识别复合材料（例如CFRP）的弹性和阻尼参数，该参数使用碳纤维作为加固。使用有限元方法特征值分析和模式阻尼比计算程序，准Newton方法是一种非线性优化技术，已经为每个参数和观察到的值的功能的特征（例如强非线性和低灵敏度）实现了稳定且高收敛的识别。使用开发的识别程序，我们从Adams等人发表的GFRP和CFRP的振动阻尼测量值中确定了阻尼参数，并且能够获得一个值以比研究人员提出的参数值更高的值来满足观察值的值。此外，即使使用了相同的材料，我们也有具有不同纤维含量的测试件。鉴定出的弹性和阻尼参数是不同的，并且表明复合材料的阻尼能力随纤维含量而变化，就像弹性模量一样。此外，我们对对称和反对称堆叠的CFRP方形平板进行了振动实验，并从获得的固有频率和模式阻尼比的弹性和阻尼参数鉴定出来，并揭示了具有大致相等的纤维含量的样品中，抑制作用能够以固定形式进行恒定值。此外，使用遗传算法，我们开发了一个多目标最佳设计程序，以找到一种层压结构，以最大程度地提高固有频率和模式阻尼比的乘积。开发的程序使我们能够找到对称层压矩形板和圆柱结构的最佳层压结构。