巨大風船構造の自動生成に関する研究

本研究では,大型の風船構造を自動的に構築する手法に関して基礎的な検討を行っている.このような構造の設計にCADシステムを応用する場合,構造を構成する樹脂膜,およびその接合部の強度を正確に把握する必要がある.しかし,これらの部分には複雑な組み合わせ応力が作用するため,実験的なアプローチが容易ではなかった.今年度は,昨年試作した薄膜用2軸引張試験装置を改良し,実験の問題点を改善するのみならず,膜試験片の加熱環境下での2軸引張試験を実施した.この試験装置では,対象となる膜試験片を4つの対向するチャック部に固定し,これらをモーターにより駆動することにより,試験片に2方向の引張負荷をそれぞれ独立に加えることが出来る.また,膜の大変形にも対応できるように,滑り軸受をチャック内に装備し,膜の変形量に関わらず均質な負荷を加えられるようにした.さらに,本実験を高真空曹内で行えるように実験装置をステンレス鋼などで作成し,宇宙環境を模した実験も行えるように変更した.この試験機を用いて,実際に使用される材料について実験を行った.材料として,宇宙環境でよく使用されるポリイミド材を取り上げ,厚さ20μの膜材に対して2軸伸展試験を100℃で行った.また,このポリイミド膜材をエポキシ樹脂で接着接合した継手試験片に対しても同様な試験を行った.この結果,ポリイミド材料の2軸進展下での強度は20%程度低下すること,その強度クライテリオンは,金属材料などに用いられるミーゼス則やトレスカ則と大きく異なり,単軸強度を楕円を用いて外挿したものになることが分かった.また,接着接合した場合でも,その接着長さが6mm程度あれば,接合部の無い均質な膜材と同等の強度が得られることが分かった.また,以上の強度クライテリオンをもとに,巨大風船構造を構築する場合のCADシステムの構築を開始した.研究成果については,接着剤硬化に関わる基礎的特性について現在論文を2通投稿中である.さらに,本研究で対象となる微細な接着接合部の強度評価法について詳細な検討を行っており,別途発表の予定である.

本研究では,大型の風船構造を自動的に構築する手法に関して基礎的な検討を行っている.このような構造の設計にCADシステムを応用する場合,構造を構成する樹脂膜,およびその接合部の強度を正確に把握する必要がある.しかし,これらの部分には複雑な組み合わせ応力が作用するため,実験的なアプローチが容易ではなかった.今年度は,昨年試作した薄膜用2軸引張試験装置を改良し,実験の問題点を改善するのみならず,膜試験片の加熱環境下での2軸引張試験を実施した.この試験装置では,対象となる膜試験片を4つの対向するチャック部に固定し,これらをモーターにより駆動することにより,試験片に2方向の引張負荷をそれぞれ独立に加えることが出来る.また,膜の大変形にも対応できるように,滑り軸受をチャック内に装備し,膜の変形量に関わらず均質な負荷を加えられるようにした.さらに,本実験を高真空曹内で行えるように実験装置をステンレス鋼などで作成し,宇宙環境を模した実験も行えるように変更した.この試験機を用いて,実際に使用される材料について実験を行った.材料として,宇宙環境でよく使用されるポリイミド材を取り上げ,厚さ20μの膜材に対して2軸伸展試験を100℃で行った.また,このポリイミド膜材をエポキシ樹脂で接着接合した継手試験片に対しても同様な試験を行った.この結果,ポリイミド材料の2軸進展下での強度は20%程度低下すること,その強度クライテリオンは,金属材料などに用いられるミーゼス則やトレスカ則と大きく異なり,単軸強度を楕円を用いて外挿したものになることが分かった.また,接着接合した場合でも,その接着長さが6mm程度あれば,接合部の無い均質な膜材と同等の強度が得られることが分かった.また,以上の強度クライテリオンをもとに,巨大風船構造を構築する場合のCADシステムの構築を開始した.研究成果については,接着剤硬化に関わる基礎的特性について現在論文を2通投稿中である.さらに,本研究で対象となる微細な接着接合部の強度評価法について詳細な検討を行っており,別途発表の予定である.