細胞構造を有する複合構造体の最適設計のための基礎研究

多孔结构复合材料结构优化设计基础研究

基本信息

批准号：
05650069
负责人：
小林秀敏
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Muroran Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05650069/
关键词：
ハニカムコア引張試験圧縮試験有限要素法

项目摘要

複数種のセルの組み合わせを考慮にいれた複合構造物の新しい設計思想・手法の確立のため、本研究は、その第一ステップとして、セルサイズが比較的一定で、2次元的広がりしか持たないアルミハニカムコアを用いて、その面内2方向の引張、圧縮試験およびを試み、また有限要素法による数値解析を行なった。得られた主な結果は以下のとおりである。1.スライド式の特殊な実験治具を試作し、万能試験機取付けて実験を行なった。コアの圧縮試験から、コアのL方向の平均弾性率は、試験片の一辺に含まれるセル数Nが11以上であれば、試験片サイズにより影響を受けないが、N1012(≦)では、Nが小さくなるにともない、測定値は低下する傾向を示した。しかしながら、この方向と90℃の方向であるW方向の弾性率は、試験片サイズの影響をほとんど受けないことが明らかとなった。2.変形中の写真から、平均的なポアソン比の変化の様子を調べた結果、引張試験では、L,Wのいずれ方向も変形の進行にともないほぼ直線的に増加し、平均ひずみが15%程度で変形初期の約1.5倍程度になる。一方、圧縮変形では、L,Wのいずれ方向も変形の進行にともないほぼ直線的に減少していくことが明らかとなった。3.セル壁を矩形断面の梁と考え、2次元のラーメン構造モデルを作成し有限要素法による数値解析を行なった結果、圧縮試験における試験片の弾性変形を比較的よくシュミレートできた。今後は、セル壁の曲げ変形が弾性限を越えて塑性変形する場合にも適用できるよう計算手法の改良を行ないたいと考えている。

作为第一步，本研究旨在建立一种新的复合结构设计理念和方法，考虑多种类型的单元的组合，使用铝蜂窝芯，我们尝试在两个面内方向进行拉伸和压缩测试，并使用有限元方法进行数值分析。得到的主要结果如下。 1.我们制作了一种特殊的滑动式实验夹具，将其连接到万能试验机上，进行实验。从芯材的压缩试验来看，只要试件一侧包含的泡孔数N为11个以上，芯材L方向的平均弹性模量就不受试件尺寸的影响，但当N1012( ≤)，芯材L方向的平均弹性模量为测定值，随着该值的降低而呈降低趋势。然而，很明显该方向和W方向（即90℃方向）的弹性模量几乎不受样品尺寸的影响。 2.根据变形过程中的照片检查平均泊松比的变化，结果发现，在拉伸试验中，随着变形的进行，L和W方向几乎呈线性增加，平均应变为15%。变形量约为变形初期的1.5倍。另一方面，在压缩变形中，随着变形的进行，L方向和W方向几乎呈线性减小。 3.将单元壁视为矩形截面的梁，我们创建了二维刚架结构模型，并使用有限元方法进行了数值分析，从而能够模拟试件的弹性变形。在压缩测试中表现相对较好。未来我们希望改进计算方法，使其能够适用于细胞壁弯曲变形超过弹性极限并引起塑性变形的情况。