熱衝撃を受ける等方性体および異方性体の三次元波動伝ぱに関する研究

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近年、宇宙空間などの過酷な環境下で使用される機械や構造物の需要が高まり、傾斜機能材料のような不均質材料や金属基複合材料のような異方性材料に関する研究が盛んである。これらの材料は耐熱材料として用いられることが多いため、これらの材料からなる機械や構造物の設計に際しては熱衝撃を受ける場合の動的応答特性を十分に把握しておく必要がある。しかしながら、これまでの研究では、解析の困難さのために、熱応力波が物体中を伝ぱし境界で反射するような長時間の三次元波動伝ぱ解析はまだ行われていない。本研究では、二次元波動伝ぱの状況を詳細かつ高精度に解析できる従特性曲線法を拡張して、等方・均質体や異方性体の三次元熱衝撃問題の解析手法を提案するとともに、解析結果から、それらの動的特性を明らかにし、異方性体を用いた機械や構造物の設計のための基礎的所見を得ようとするものである。全く新たな研究のため、以下に示すように順次段階を踏んで徐々に複雑な問題に発展させた。1.第1段階として、均質・等方性体の三次元熱衝撃問題の基礎式の導出を行い、実際に数値計算を行うことにより三次元熱衝撃問題の基本的な取り扱いについて検討した。その結果、熱衝撃を受ける平板中の三次元波動伝ぱの状況を従特性曲線法をもとにして提案した解法により詳細に解析でき、提案した手法が有用であることが確認できた。この研究成果は日本機械学会講演会で発表し、日本機械学会論文集A編にも掲載された。2.第2段階として予定していた直交異方性体である横等方性体に対する三次元熱衝撃問題は基礎式の定式化が予想以上に難しかったことから研究実施期間(1年間)が不足し、研究成果をあげられなかった。研究期間と研究の進め方の検討が十分ではなかったことが原因であり、また反省点でもある。今後、この異方性体の三次元熱衝撃問題の解析手法の確立を目指し、研究を進める予定である。