特定方向に大きく曲げねじり変形する翼構造の提案とその性能評価

提出一种在特定方向上显着弯曲和扭转的机翼结构并评估其性能

基本信息

批准号：
21H01535
负责人：
池田忠繁
金额：
$ 10.48万
依托单位：
Chubu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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-21H01535/
关键词：
モーフィング翼複合材料コルゲート構造最適化

项目摘要

コルゲート構造等を適用した柔軟フラップに関しては、剛性設計を行うと共に、空力荷重作用時の変形や動特性の解析手法を開発することで、モーフィング翼実現のための設計基盤の構築を行った。ラティス構造のモーフィング翼主構造への適用に関しては、Cube型ラティスがウイングツイスト型モーフィング翼に適していることを明らかにし、また、Cube型ラティスを用いた小型無人機用の翼構造を製作し、地上試験によりウイングツイストを実現できることを確認した。さらに、刺しゅう機により補強繊維を部分配置することにより、ねじり形態の双安定板構造が出現することを有限要素解析により見つけ、実際に製作し確認した。リブを取り付け、立体翼構造状態での変形も確認した。また、双安定長方形板の2形態で固有振動数が大きく異なるモードを有限要素解析により見つけた。変形駆動に利用できるか検討中である。新しいモーフィング構造設計手法の開発において、レベルセット法に基づくトポロジー最適設計をモーフィング翼に適用する研究では、トポロジー最適設計で現れる空洞領域を小さな弾性を持つ領域ではなく、真の空洞領域として扱う手法を取り入れ、さらに、非線形変形の影響を考慮に入れる手法を開発し、非線形変形の効果を取り入れた設計法を開発した。また、前年度に「インフィル構造創成法」をコンプライアントグリッパーの形態設計に適用したが、そこで得られた形態はインフィル構造の性質を持たず、マクロな部材配置を有することが分かった。その一方、多様な形態が得られるため、「グレイスケール構造修正アルゴリズム」と呼び、その多様な形態を持つコンプライアントグリッパーを3次元プリンターで造形し、その力学特性を実験によって調べ、グリッパー部の変位と把持力にトレードオフ関係があることを定量的に明らかにした。この性質をさらに明確にするため、同手法の多目的最適化への展開を試みている。

对于使用波纹结构等的柔性襟翼，我们通过设计刚性和开发方法来分析空气动力载荷期间的变形和动态特性来建立一个设计基础。关于将晶格结构应用于变形机翼 - 车手结构，据揭示了立方体型晶格适合翼扭转翅膀，并且可以通过接地测试实现机翼扭转。此外，通过使用绣花机部分排列加固纤维，通过有限元分析发现了扭转式双板板结构，并实际制造和确认。肋骨附着，并在三维机翼结构的状态中确认变形。此外，通过有限元分析发现了两种形式的两种矩形板的固有频率的模式。我们目前正在考虑是否可以用于变形驱动器。在开发一种新的变形结构设计方法中，研究基于水平集方法的拓扑最佳设计的研究采用了一种方法，该方法采用了一种方法，在这种方法中，在拓扑最佳设计中出现的空腔区域被视为一个真正的空腔区域，而不是具有较小弹性的区域，并且还开发了一种方法，可以考虑到非线性变形和设计效果的效果，并构成了效果的效果。此外，“填充结构的创造方法”在上一年中应用于兼容的握把的形态设计，发现那里获得的形态没有填充结构的特性，并且具有宏观相容的零件布置。另一方面，由于可以获得各种形式，因此称为“灰度结构修饰算法”，使用三维打印机对具有各种形式的符合性的握把进行建模，并且通过实验进行了定量检查其机械性能，以定量地表明，越过侧面的零件和抓地力的折磨关系之间存在权衡的关系。为了进一步阐明此属性，我们试图将此方法开发为多目标优化。