CADと連携した柔軟マルチボディダイナミクスの新展開

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NURBSは,コントロールポイントの位置変数を用いて幾何形状を表現しているため,オイラー・角やオイラーパラメータなどの回転座標やANCF法の変位勾配座標のような姿勢に関する変数が存在しない.そのため,剛体との姿勢拘束を必要とする3次元ジョイント拘束では,NURBSのコントロールポイントで記述されたジョイント座標を適切に定義する必要がある.また,NURBSのコントロールポイントはNURBS曲面上には存在しないため,コントロールポイントの位置で拘束を定義することができない.そのため,NURBS要素に対しては,独自のジョイント拘束の定式化を構築する必要がある.そこで,本研究では,柔軟マルチボディダイナミクス解析におけるB-spline要素を用いた弾性体に対する新たなジョイント拘束の定式化および数値計算アルゴリズムの開発を行った.提案手法では,ANCF法に対して提案した中間座標を用いたジョイント拘束の定式化をB-spline要素に適用することにより,剛体とのジョイント結合を含むB-spline要素を用いた柔軟マルチボディダイナミクス解析を効率的かつ簡便に行えることを示した.特に,B-spline要素では,有限要素の場合と異なり,拘束定義点をB-splineのパラメータ空間全体で定義されるノットにより規定することができるため,B-spline平板要素に対するスライディングジョイントを扱う場合,ノットをサーフェスパラメータと定義することにより,拘束定義点がどの要素上に存在するのかによらず,B-splineのパラメトリック空間全体で拘束定義点を求めることができる点に特徴がある.さらに,提案したスライディングジョイントを含む柔軟マルチボディシステム解析手法の妥当性検証を目的とした2段柔軟テレスコピックアームの実験装置を設計および製作し,提案手法の妥当性検証を行った.