Study on free vibration and elastic stability of axially functionally graded materials

轴向功能梯度材料自由振动及弹性稳定性研究

基本信息

批准号：
22K04296
负责人：
名木野晴暢
金额：
$ 1.91万
依托单位：
Oita National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究の目標は，従来の鉄鋼やコンクリートからなる単純ブレースや座屈拘束ブレースよりも軽量で，かつ高い耐震補強性能を発揮する二成分系軸方向傾斜機能材料（以下，傾斜機能材料と略す）からなるシンプルなブレースを開発することである．この目標を達成するための基礎資料を得るために，本研究では傾斜機能材料の自由振動・弾性安定と設計変数との関係を三次元弾性論に基づく数値解析により明らかにする．本研究課題を申請したときは研究協力者一名の体制を計画していたが，研究を開始するときには幸いにも研究協力者二名の体制となったため，令和4年度に実施予定であった三次元弾性論に基づく傾斜機能材料の弾性安定の解明（以下，課題1）と令和5年度に実施予定の同理論に基づく同料の自由振動の解明（以下，課題2）を並行して実施した．■令和4年度の課題1の成果：(1) 三次元弾性論に基づく傾斜機能材料の線形座屈問題をB-spline Ritz法で解析するための設計支援ツールの開発を行った．(2) Timoshenko梁理論とTrefftzの理論に基づく傾斜機能材料の線形座屈問題をB-spline Ritz法で解析するための設計支援ツールを開発し，そのコード検証を行った．(3) 線形化された梁－柱理論に基づく傾斜機能材料の線形座屈問題をB-spline Ritz法で解析し，座屈荷重とこれに対応する座屈モードに与える設計変数の影響を明らかにした．■令和4年度の課題2の成果：(4) 三次元弾性論に基づく傾斜機能材料の自由振動問題をB-spline Ritz法で解析するための設計支援ツールの開発を行った．(5) 森・田中の平均場理論に基づく等価介在物法により二成分系軸方向傾斜機能材料の平均弾性定数を推定するコードを作成し，その妥当性を確認した．(6) Loveの理論に基づく傾斜機能材料の縦自由振動問題をB-spline Ritz法で解析するための設計支援ツールを開発し，そのコード検証を行った．このツールでは(5)で作成したコードを活用している．

这项研究的目的是开发由两组分轴向功能梯度材料（以下简称为功能梯度材料的缩写）制成的简单支架，比由钢和混凝土制成的传统简单支撑较轻，并且比屈曲约束括号更轻，并且表现出较高的地震增强性能。为了获得实现此目标的基本材料，本研究将根据三维弹性理论，通过数值分析来阐明功能分级材料和设计变量的弹性稳定性之间的关系。当我申请该研究主题时，我们计划为一个研究伙伴建立一个系统，但是当我们启动研究时，我们很幸运有两个研究伙伴，因此我们对基于三维弹性理论的功能分级材料的弹性稳定性进行了平行研究，该理论计划在计划中以相同的2022财年为基础，该理论是相同的，该理论是在此处的free for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for for。计划在2023财年（以下称为问题2）（以下称为问题2）中实施。 ■第1期的结果：（1）我们开发了一种设计支持工具，用于根据B-Spline Ritz方法基于三维弹性的理论来分析功能分级材料的线性屈曲问题。（2）我们开发了一种设计支持工具，用于使用B-Spline Ritz方法基于Timoshenko Beam理论和Treftz理论分析功能分级材料的线性屈曲问题，并进行了代码验证。（3）我们使用B-Spline Ritz方法基于线性化的梁列理论分析了功能分级材料的线性屈曲问题，并揭示了设计变量对屈曲载荷和相应屈曲模式的影响。 ■2022年第2期的结果：（4）我们开发了一种设计支持工具，用于根据B-Spline Ritz方法基于三维弹性的理论来分析功能分级材料的自由振动问题。（5）创建了一个代码，以使用基于Mori和Tanaka的平均场理论的等效包含方法估算轴向指导二元材料的平均弹性常数，并确认其有效性。（6）我们开发了一种设计支持工具，用于使用B-Spline Ritz方法根据Love的理论分析功能分级材料的垂直自由振动问题，并进行了代码验证。该工具利用（5）中创建的代码。