平面/空間充填の幾何学に基づく新しい展開型宇宙構造物の開発に関する研究

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本研究の目的は,本特別研究員がこれまでに開発した平面/空間充填の幾何学に基づく新しい軽量コアパネルの開発に関する研究を発展させ,構造に収納・展開機能を持たせることにより,将来の大型宇宙構造物を実現するために利用可能な,新しい展開型の構造要素を開発することにある,昨年度までの成果として展開性能を有するコアパネルを含む新しい複合材料コアの試作に成功しており,2年目にあたる平成23年度は,これらのコアパネルの発展型モデルの開発,新しいアプリケーションの提案,および機械的特性の評価に主眼を置いて研究を行った.まず,1枚の平板から折り曲げによって立体化されるハニカムコアに関して,展開図の折線,スリットのパターンと立体化後の形状との幾何学的関係を明らかにし,それらを数理的に表現することで,任意断面ハニカムコアの展開図設計法を提案した.この手法は従来の方法のように困難かつ高価な曲げ,切削等の加工工程を必要とせず,必要な3D形状を直接立体化できることに大きなメリットを有する.さらに,この手法を先進複合材料に応用し,シリコン樹脂を母材とする柔軟複合材料(CFRS)と組み合わせることでCFRPシートに自由に折り線を導入する手法を提案し,任意の断面を持つCFRPハニカムコアを製作する新しい方法を開発した.また,昨年度複合材での試作に成功したNRPハニカムコに関して,面外せん断試験,圧縮試験を行い,サンドイッチパネルのコア材として基本的な性能を評価した.