仮想クラドニ法を含むCFRP積層構造要素の動的解析法

CFRP层合结构元件的动态分析方法，包括虚拟Chladny方法

基本信息

批准号：
21K03957
负责人：
成田吉弘
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Yamato 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

项目摘要

令和3年度は，申請タイトルの基礎的な部分である「複雑な積層構成とそれに伴う機械特性を考慮した構造要素の高精度な解析法」開発の可能性を研究した．このためリッツ法を拡張して，任意の境界条件を組み合わせた対称積層板の面内振動を対象として，とくに実質的に異なる境界条件の組合せ(板を面内や面外に回転すると同じ特性となる場合を除外した組合せ)を算出する組合せ論を適用した．この成果は，海外専門誌(Thin-walled Structures)に1編掲載された[研究成果の雑誌論文.1参照]．さらに領域ごとに異なる繊維配向角度を持つ積層板の曲げ振動について，振動解析方法を開発して適用事例を計算し，その有効性を示した研究成果が専門誌(Composite Structures)に1編掲載された[論文.2]．さらに小さな曲率を持つ偏平シェルの固有振動数について，高精度なデザインデータとしてまとめ報告している[論文.3]．また混合境界条件を有する積層板の面内振動の方法を開発して，2021年の日本機械学会D&D2021講演会に発表した．以上に加えて申請タイトルにある「仮想クラドニ法」の基礎概念を検討した．実験的なクラドニ法では細かい砂が振動により変位がゼロとなる節線に移動する．これを仮想的に実現するため，1個の粒子が振動変位の一次微分(傾斜)方向に移動すると考え，連続体の変位からグラディエント(傾斜一次微分ベクトル)を計算する手順を検討した．その概念の検証のため，比較的に簡単な解が仮定できる周辺単純支持された長方形版をモデルとして，アルゴリズムを作成している．

在 2021 财年，我们研究了开发一种“考虑复杂层合结构和相关机械性能的结构元素高精度分析方法”的可能性，这是申请标题的基本部分。因此，Ritz 方法已扩展到具有任意边界条件组合的对称层合板的面内振动，我们应用组合学来计算组合，排除以下情况。该成果发表在国外专业期刊（Thin-walled Structures）上[参见研究成果期刊文章1]。此外，我们开发了一种针对不同区域不同纤维取向角的层合板弯曲振动的振动分析方法，计算了应用实例，并在专业期刊（Composite Structures）上发表了一篇文章，证明了该方法的有效性[Paper.2]。。此外，小曲率扁平壳的固有频率被总结并报告为高精度的设计数据[论文3]。我们还开发了一种用于混合边界条件的层压板面内振动的方法，并在 2021 年日本机械工程师学会 D&D2021 讲座上进行了介绍。除了上述内容之外，我们还研究了申请标题中提到的“虚拟克拉尼方法”的基本概念。在实验克拉尼方法中，细砂由于振动而移动到位移为零的节点线。为了虚拟地实现这一点，我们考虑单个粒子沿振动位移的一阶导数（倾角）方向移动，并考虑根据连续体的位移计算梯度（一阶梯度矢量）的过程。为了验证这个概念，我们使用具有简单外围支持的矩形版本作为模型创建了一种算法，其中可以假设相对简单的解决方案。