成果報告書詳細
管理番号20170000000041
タイトル平成27年度―平成28年度成果報告書 次世代構造部材創製・加工技術開発 次世代構造部材創製・加工技術開発事業の周辺技術・関連課題における小規模研究開発の実施 補強繊維の長所を活かしたCFRPラティス構造の研究開発
公開日2017/2/23
報告書年度2015 - 2016
委託先名国立大学法人東京大学
プロジェクト番号P15006
部署名材料・ナノテクノロジー部
和文要約件名:平成27年度―平成28年度成果報告書 「次世代構造部材創製・加工技術開発/次世代構造部材創製・加工技術開発事業の周辺技術・関連課題における小規模研究開発の実施/補強繊維の長所を活かしたCFRPラティス構造の研究開発」

本研究開発では、圧縮荷重下において効率的な構造様式であるラティス構造として、X型のリブと薄いスキンから構成される「スキン付きXラティス構造」を提案した。スキン付きXラティス構造の高い構造性能について、解析によって確認し、その製造方法について検討を実施した。本研究で提案するラティス構造は、波型の一方向材リブ構造を接合する形でX型のリブを構成し、荷重を伝える主構造としての機能を持たせ、X型リブ構造に薄い90°方向の一方向材スキンをのせることでリブを補強する構造様式である。有限要素解析から座屈荷重を算出し、スキンの有無による座屈モード変化をとらえ、スキン付きXラティス構造の高い耐荷能力を確認した。新規に開発した成形方法により、スキン付きXラティス構造と比較としてスキンなしのXラティス構造を試作し、圧縮試験を実施することで、性能評価を行った。実験結果から、スキン付きXラティス構造はスキンなし構造と比較して高い剛性と座屈荷重を有することが示され、解析結果とよく一致することを確認した。本研究開発により、提案するスキン付きXラティス構造は優れた構造性能を有することを実証し、解析手法の妥当性を確認した。
英文要約Title: Development of Technologies for Next-Generation Structure Component Creation and Processing. Feasibility Study on CFRP Lattice Structures with Efficient Use of Reinforced Fibers (FY2015-FY2016) Final Report

This study proposes a skin-added X-lattice composite structure consisting of helical ribs and a very thin skin, as an alternative form of anisogrid composites, for the efficient light weight structural concept under compression loading. The high mechanical capability of skin-added X-lattice structures is numerically analyzed, followed by introduction of the related manufacturing method. The present lattice composite consists of helical ribs, which are made of unidirectional corrugations bonded with each other, as main structural members with load bearing capability, and a thin unidirectional 90-degree skin reinforcing the helical ribs. The effectiveness of skin-added X-lattice was demonstrated by the buckling analysis based on FEM, which explained the difference in buckling mode between skin-added and skin-less X-lattice panels. Successful fabrication of skin-added and skin-less X-lattice panels was presented followed by the compressive tests to evaluate the buckling behavior of the fabricated panels. The experimental results suggested that skin-added X-lattice panels exhibit much higher stiffness and load capacity than skin-less panels. The maximum loads and buckling modes agreed well with the numerical results. The present study demonstrated the excellent mechanical behavior of the proposed skin-added X-lattice structures and the validation of the design methodology.
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