膜構造の無重量下における挙動予測に関する研究

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無重量下における膜構造の展開・収納時及び運用時の挙動を予測する手法は,将来宇宙空間に軽量で大型の構造体を構築する場合に必要となる基礎技術の一つになると考えられる.この研究では膜構造の挙動解析に必要な基礎的知見を得るために主に解析的な側面から行われた.主要な成果は以下のとおりである.1.異方性構造要素の微少変形挙動を調べるために,一般化準3次元有限要素法の定式化を行い数値解析手法を確立した.これによって,解析対象の状態が一方向に変化しない場合の数値的取り扱いが簡単になることが示された.2.非一様張力場を有する膜の固有振動に関する数値解析を行い,非一様張力下では固有振動モードが極めて複雑になることが確かめられた.3.膜の面外への大変形挙動を解析するためのモデル化手法について検討を重ねた.ここでは,膜面を剛体パネルとそれらを結合するバネによってモデル化して数値解析を行い,その実用性を検討した.その結果モデル化におけるパネル分割数及びバネ定数についてより一層の検討が必要であることがわかった.本年度の研究では実験の実施には至らなかったが,来年度以降主要膜材料についての材料データ取得のための要素試験,スケールモデルによる挙動実験及び理論解析との比較検討を行う予定である.