宇宙膜面構造のリンクル発生に関する不確定性モデルの構築

宇宙膜表面结构褶皱产生不确定性模型的构建

• 批准号: 19656228
• 负责人: 小木曽 望
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Osaka Prefecture University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-19656228/
• 关键词: 航空宇宙工学; 確率論; 構造・機能材料; 確率過程; 膜面展開構造; インフレータブル構造; 宇宙膜面構造; 膜面形状; 構造信頼性; 最適設計; リンクル

ソーラーセールに代表される軽量膜面構造は,膜面に発生する「リンクル(しわ)」が展開特性に影響をもつと言われている.本研究では,寸法誤差,展開時の形状誤差,膜面の初期不整や荷重誤差などがリンクルにおよぼす影響を確率過程に基づいた不確定性モデルとして構築することをめざす.そして,それを通して,膜面構造の信頼性を確保するためには何が重要であるかを明らかにし,宇宙構造としての実現性を高めることにつなげることを目的として研究を行った.不確定性の影響をみるために,昨年度構築したレーザー変位計を用いる膜面計測実験装置を拡張して,正方形の膜面全体の変形分布を計測できるようにした.そして,シェル要素を用いた有限要素分岐座屈解析と比較した.その結果より,境界面における形状の不確定性,荷重負荷領域形状の不確定性が応力集中部におけるリンクル形状(波長と振幅)の不確定性に影響をおよぼし,それが膜面中央領域におけるリンクルの振幅に不確定性に関係すると結論付けることができた.一方,、その原因として膜面サンプルの切り出しやセッティングにおける制作上の不確定性に起因するため,計測の再現性のためにはサンプル製作の高精度化が新たな課題となる.一方で,これらの不確定性を確率論に基づくモデル化手法として,確率過程を用いた不確定性モデルの検討を行った,特に,面外初期不整の影響や初期応力の確率過程モデルを構築した.その確率モデルを分岐座屈に基づくリンクル解析と統合し,総合的な評価を行うことは今後の課題となるけれども,本研究を通して,宇宙膜面構造の確率過程モデルの足がかりを築くことができた.

据说在膜表面上发生的“皱纹”对发展特征有影响。在这项研究中，维数误差的影响，膨胀过程中的形状误差，膜表面的初始不规则性以及膜表面上的负载误差被构建为基于随机过程的不确定性模型。进行研究的目的是阐明确保膜表面结构可靠性并提高宇宙结构的可行性的重要性。为了查看不确定性的影响，使用去年构造的激光位移仪的膜表面测量的实验装置进行了扩展，以测量整个方形膜表面的变形分布。将结果与使用壳元素的有限元分支屈曲分析进行了比较。结果表明，边界表面和负载负载区域的形状不确定性。结论是，区域形状的不确定性会影响应力浓度区域中皱纹形状（波长和振幅）的不确定性，这与膜表面中央区域皱纹振幅的不确定性有关。但是，由于这是由于膜表面样品的切割和设置的生产不确定性所致，因此对于提高样品生产准确性的可重复性的重现性是一个新的挑战。另一方面，我们使用随机过程作为一种基于概率理论的建模方法研究了不确定性模型，特别是，我们构建了一个随机过程模型，该模型是平面外初始布置和初始应力的影响的随机过程。将随机模型与基于分支屈曲和进行全面评估的皱纹分析整合在一起将是一个未来的挑战，但是通过这项研究，我们能够为宇宙膜表面结构的随机过程模型建立立足点。

项目成果

しわが張力膜の振動特性に与える影響についての検討

褶皱对张拉膜振动特性影响的研究

• 发表时间: 2008
• 作者: 石田良平;作村享佑;安達 貴浩;秋田剛
• 通讯作者: 秋田剛

最近の信頼性に基づく最適設計の発展(2)

基于可靠性的优化设计最新进展（2）

• 发表时间: 2009
• 期刊: 機械の研究 61
• 作者: 平野佑享;山田崇恭;小木曽望;西脇眞二;小木曽望
• 通讯作者: 小木曽望

荷重方向の変動が膜面のリンクル分布におよぼす影響について

关于载荷方向变化对膜表面皱纹分布的影响

• 发表时间: 2007
• 作者: 渡邉 隆司;小木曽 望;秋田 剛
• 通讯作者: 秋田 剛

リンクルの低減を目的とした矩形膜の周辺境界設計

矩形膜周边边界设计，减少皱纹

• 发表时间: 2008
• 期刊: 膜構造研究論文集 22
• 作者: 秋田剛;小木曽望
• 通讯作者: 小木曽望

Reliability-based topology optimization incorporating level set boundary expressions by phase field method concepts

基于可靠性的拓扑优化，结合相场方法概念的水平集边界表达式

• 发表时间: 2009
• 作者: Y.Hirano;T.Yamada;N.Kogiso;S.Nishiwaki
• 通讯作者: S.Nishiwaki