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

基本信息

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

项目摘要

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，轻质膜结构（例如太阳帆）的膜表面出现的“皱纹”会影响展开特性，我们的目标是构建基于随机过程的不确定性模型，以解释初始表面不规则性的影响。通过此，我们将探讨什么是保证膜表面结构可靠性的重要因素？我们进行研究的目的是澄清这一点并提高其作为空间结构的可行性。为了检查不确定性的影响，我们扩大了去年建造的使用激光位移计的薄膜表面测量实验设备。测量整个方形膜表面的变形分布。然后我们将其与使用壳单元的有限元分叉屈曲分析进行比较。从结果中我们发现，界面处的形状不确定性、载荷面积、可以得出结论，区域形状的不确定性影响了应力集中区域的皱纹形状（波长和振幅）的不确定性，这与薄膜表面中心区域的皱纹振幅的不确定性有关。另一方面，由于这是由于切割和设置膜表面样品时的制造不确定性造成的，因此为了提高测量再现性，提高样品制造的精度成为一个新问题。作为基于概率论的这些不确定性的建模方法，我们研究了使用随机过程的不确定性模型。特别是，我们针对面外初始不规则性和初始应力的影响构建了随机过程模型。未来的挑战是将这种随机模型与基于分叉屈曲的皱纹分析相结合并进行综合评估，通过这项研究，我们已经能够为空间膜表面结构的随机过程模型建立一个立足点。