流体励起振動問題における異種材料複合構造体の最適設計法の開発とルアー設計への応用

流体激励振动问题中异质材料复合结构优化设计方法的发展及其在诱饵设计中的应用

基本信息

批准号：
21K03819
负责人：
史金星
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Komatsu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03819/
关键词：
流体励起振動異種材料複合構造体最適設計ルアー勾配法

项目摘要

流体励起振動問題における異種材料複合構造体の最適設計法の開発とルアー設計への応用に関する研究を順調に進めている。流体励起振動とは周期的な流れに置かれた構造物が大きく振動する現象であり、土木、建築、機械、航空、船舶、原子力などのあらゆる分野で構造設計に避け通ることのできない重要な課題である。本研究では、流体励起振動問題を注目し、異種材料複合構造における新たな構造最適設計手法の開発を目指している。また、適用例として、劇的な釣果の向上を図るため、最適な流体励起振動が表現可能なバイブレーションルアーの構造設計を試みる。昨年度に流体励起振動において、流体解析と構造解析を時間ステップごとに相互に解析結果を送ることにより、弱連成の流体－構造連成解析ができた。これにより、バイブレーションルアーの水中運動が再現できた。また、ボックスベンケル計画法を用いて流体励起振動周波数最大化のため、バイブレーションルアーの構造最適設計も試した。本年度にまず、弱連成の流体－構造連成解析の解析条件と解析モデルの妥当性を検討し、忠実的に流体励起振動がシミュレーションできた。また、バイブレーションルアーのアイの位置及び重りの位置を変動させることにより，ボックスベンケル計画法を用いて一次流体励起振動数の最大化ができた．その際に，バイブレーションルアーの水中運動特性に対してアイの位置と集中質量の位置における影響も解明された．実験計画法の一種であるボックスベンケル計画法において、放射基底関数を用いて新たな応答曲面の作成を検討した。これにより、昨年度よりよい最適結果が得られた。さらに、新たな形状最適設計手法の開発に向けて、定式化および最適化の流れを検討した。来年度について、最適設計法の開発およびプログラム開発を進めることに重点をおく。

我们针对流体振动问题的异种材料复合结构优化设计方法及其在诱饵设计中的应用的研究进展顺利。液激振动是处于周期性流动中的结构发生剧烈振动的现象，是土木、建筑、机械、航空、船舶、核电等各领域结构设计中无法回避的重要问题。。这是。在这项研究中，我们专注于流体引起的振动问题，旨在开发一种针对不同材料的复合结构的新的结构优化设计方法。此外，作为一个应用示例，我们将尝试设计一种振动诱饵结构，该结构可以表达最佳的流体激发振动，以显着提高钓鱼效果。去年，我们通过在每个时间步互相发送流体分析和结构分析的分析结果，能够对流激振动进行弱耦合流固耦合分析。这使得再现振动诱饵的水下运动成为可能。此外，我们尝试使用 Box Benkel 编程设计振动诱饵的最佳结构，以最大化流体激发的振动频率。今年，我们首先检验了弱耦合流固耦合分析模型的分析条件和有效性，并能够忠实地模拟流体引起的振动。此外，通过改变眼睛的位置和振动诱饵的重量，我们能够使用 Box Benkel 编程来最大化主要流体激励频率。同时也明确了眼睛位置和集中质量块位置对振动路亚水下运动特性的影响。我们研究了在 Box Benkel 编程中使用径向基函数创建新的响应面，这是一种实验设计方法。结果，获得了比去年更好的优化结果。此外，我们研究了制定和优化的流程，以开发一种新的形状优化设计方法。明年，我们将重点发展优化设计方法和程序开发。