座屈モードや振動モードの幾何学的パターンの周期性を用いた大型構造物の最大挙動計測

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本研究は，座屈モードや振動モードに見られる「幾何学的パターンの周期性」を利用して，大型軽量構造物の変位応答上限値を静的・動的問題を問わず限られた離散点データから一定の信頼度で推定するための方法論の構築に取り組んでいる．2022年度は前年度の結果をふまえ，展開型膜面構造モデルを対象に計測実験と有限要素解析を行い，初期不整等の不確定性の影響で生じるスペクトル値の空間分布を考慮した予測法を構築した．はじめに，格子投影法を用いて展開直後の薄膜の振動応答を計測し，変位応答スペクトルの空間分布について整理した．その結果，展開型膜構造モデルで観測される変位応答スペクトルの空間分布には再現性が見られず前年度同様に実験毎に結果がばらつくことを確認した。そこで，有限要素解析により展開型膜構造モデルの変位応答スペクトルに与える影響として，初期形状，展開力，展開時間ならびに展開の非同期性に着目し，これらのうちどの要因が最も影響を与えているか検討した．その結果，初期形状の効果が最も高いことが明らかとなったが，展開前の薄膜の初期形状を自在に且つ詳細に調整することは極めて困難であるため初期形状等の不確定性の影響を考慮した予測法を構築する必要があることがわかった．その方法として，事前に数値シミュレーションを通して変位応答スペクトルのバラツキを明らかにし，その結果から標準化された変位応答スペクトルの包絡値を計算する．そして，その包絡値を利用することで限定された離散点データから薄膜の変位応答スペクトルの上限値を計算する方法を提案し，その有効性を計測実験を通して実証することに成功した．