巨大風船構造の自動生成に関する研究

巨型气球结构自动生成研究

基本信息

批准号：
09750103
负责人：
佐藤千明
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,大型の風船構造を自動的に構築する手法に関して基礎的な検討を行っている.このような構造の設計にCADシステムを応用する場合,構造を構成する樹脂膜,およびその接合部の強度を正確に把握する必要がある.しかし,これらの部分には複雑な組み合わせ応力が作用するため,実験的なアプローチが容易ではなかった.今年度は,昨年試作した薄膜用2軸引張試験装置を改良し,実験の問題点を改善するのみならず,膜試験片の加熱環境下での2軸引張試験を実施した.この試験装置では,対象となる膜試験片を4つの対向するチャック部に固定し,これらをモーターにより駆動することにより,試験片に2方向の引張負荷をそれぞれ独立に加えることが出来る.また,膜の大変形にも対応できるように,滑り軸受をチャック内に装備し,膜の変形量に関わらず均質な負荷を加えられるようにした.さらに,本実験を高真空曹内で行えるように実験装置をステンレス鋼などで作成し,宇宙環境を模した実験も行えるように変更した.この試験機を用いて,実際に使用される材料について実験を行った.材料として,宇宙環境でよく使用されるポリイミド材を取り上げ,厚さ20μの膜材に対して2軸伸展試験を100℃で行った.また,このポリイミド膜材をエポキシ樹脂で接着接合した継手試験片に対しても同様な試験を行った.この結果,ポリイミド材料の2軸進展下での強度は20%程度低下すること,その強度クライテリオンは,金属材料などに用いられるミーゼス則やトレスカ則と大きく異なり,単軸強度を楕円を用いて外挿したものになることが分かった.また,接着接合した場合でも,その接着長さが6mm程度あれば,接合部の無い均質な膜材と同等の強度が得られることが分かった.また,以上の強度クライテリオンをもとに,巨大風船構造を構築する場合のCADシステムの構築を開始した.研究成果については,接着剤硬化に関わる基礎的特性について現在論文を2通投稿中である.さらに,本研究で対象となる微細な接着接合部の強度評価法について詳細な検討を行っており,別途発表の予定である.

这项研究是对自动构建大气球结构的方法的基本研究。在应用CAD系统设计这种结构时，有必要准确掌握树脂膜及其关节的强度。但是，由于复杂的组合应力适用于这些部分，因此实验方法并不容易。今年，我们改善了去年对我们原型的薄膜双轴拉伸测试装置，不仅改善了实验的问题，而且在加热环境下对膜标本进行了双轴拉伸测试。在此测试设备中，目标膜测试件固定在四个相对的Chuck零件上，并由电动机驱动，并且可以独立地将拉伸负荷的两个方向应用于样品。此外，为了适应膜的大变形，在木盘内安装了滑动轴承，无论膜的变形量如何，都可以施加同质的载荷。此外，实验装置是由不锈钢或类似的不锈钢制成的，因此可以在高真空吸附中进行此实验，并且模仿空间环境的实验也经过修改。使用此测试机，我们对实际使用的材料进行了实验。作为一种材料，采用通常在太空环境中使用的聚酰亚胺材料，并在厚度为20μ的膜材料上在100°C下进行双轴延伸试验。此外，对关节样品进行了类似的测试，其中将这种聚酰亚胺膜材料粘合到环氧树脂。结果，在双轴膨胀下，聚酰亚胺材料的强度降低了约20％。强度标准与用于金属材料的MISES和TRESCA规则大不相同，使用椭圆将单轴强度推算出来。已经发现，即使建立键合，键长的长度约为6 mm，也可以获得没有接头的均匀膜材料的强度。根据上面的强度标准，构建用于构建巨型气球结构的CAD系统已经开始。关于研究结果，目前正在就与粘附硬化有关的基本属性提交两篇论文。此外，正在详细研究这项研究中针对的精细粘合接头强度的方法，并将进行单独的介绍。