A new theory, vectorial and rotational canonical transformation, overcomes a barrier separating structural and mechanism analyses

向量和旋转正则变换这一新理论克服了结构分析和机制分析之间的障碍

基本信息

批准号：
22K18853
负责人：
槙原幹十朗
金额：
$ 4.08万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

＜研究実施の概要＞新規理論【ベクトル・回転正準変換】によって，衛星航空機・浮体式洋上風車などの大変形構造物の構造解析と機構解析を統合する挑戦的研究である．現状は「部材レベルの構造解析に回転角を変数とするモデル」，「システムレベルの機構解析にベクトルを変数とするモデル」が別々に使用されている．回転角モデルはジョイント表現が困難，ベクトルモデルは大変形を正確に表現できないからである．この結果，部材レベルからシステムレベルでの設計に移行する際にモデルを作り直すという致命的な問題が生じる．【異分野を分かつ変数の相違】が構造・機構の両解析分野を分断している障壁である．本研究では部材レベルからベクトルモデリングを行った上で，新規理論【ベクトル・回転正準変換】を導入し，この障壁の打破に挑む．これは変換前のベクトルでジョイント表現，変換後の回転角で高精度解析を実現する新規アイデアである．提案する統合モデリング手法は部材レベルからベクトルモデリングを行うので，【異分野を分かつ変数の相違】が解決され，これまで隔てられていた構造と機構の両解析をシームレスに繋ぐことができる．＜数値解析と風洞試験＞　ラグランジュ方程式ではなく，正準方程式上で変数変換を行うことでベクトルモデルの長所を一切損なうことなく回転角モデルへの変換を可能となった．＜実験内容＞提案手法の実証のため，東北大学・流体科学研究所の永井教授との共同研究の下，同施設の風洞装置で実験を行った．翼模型を用いて部材レベルでの解析精度実証が可能となった．

<研究实施的概述>这是一项挑战研究，它整合了大型结构（例如卫星飞机）的结构分析和机械分析，并通过新的法律理论[向量 /旋转正常转换]浮出水面 - 3月 - 3月。目前，“使用旋转角度作为成员结构分析的变量的模型”和“使用向量作为系统级机制分析的变量的模型”分别使用。这是因为旋转角模型很难表达关节，并且矢量模型无法准确表达形式。结果，在系统级别从成员级别转移到设计时，存在重建模型的致命问题。 [不同领域和变量的差异]是一个障碍，可以分开对结构和机制的分析。在这项研究中，从成员层进行矢量建模，并引入了新的学说（矢量 /旋转正常转换）以打破此障碍。这是一个新想法，在转化前会在向量中实现高精度分析，而转换后的旋转角度进行了高精确分析。建议的集成建模方法从成员级执行矢量建模，因此[不同字段和变量之间的差异]得到了解决，并且对到目前为止已经分离的结构和机制的分析可以无缝连接。 <数值分析和风隧道测试>而不是raglange方程，在正方程中执行可变转换，因此在矢量模型中，可以将转换为旋转角度模型而没有任何损失。 <实验内容>为了证明该建议方法，我们与Tohoku University和Fluid Science Institute的Nagai教授在该设施的工厂进行了一项实验。可以使用机翼模型在成员级别证明分析精度。