理論応用力学講演会 講演論文集
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第56回理論応用力学講演会
選択された号の論文の302件中151～200を表示しています
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GS6　構造安定性・熱変形
  • 水で飽和した岩体試験片の熱ひずみと氷結ひずみのシミュレーション
    小柴 嵩, 倉茂 道夫, 今井 和郎
    セッションID: 2G08
    発行日: 2007年
    公開日: 2007/07/18
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.56.0.152.0
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    水で飽和した岩体試験片を室温から氷点以下に冷却し再び室温に戻す温度サイクル下での試験片の変形挙動をシミュレートした．簡単のため、試験片は球形とした．温度場のシミュレーション手法として，試験片内の氷結領域と未氷結領域間の移動境界に対し座標変換による境界固定法を採用し，両領域に対しクランク・ニコルソン法を適用した．求められた温度場を用いて熱ひずみを求めた．更にマイクロメカニックスに基づき、空隙中に含まれる水分の氷結に伴う岩体の氷結ひずみを算出する公式を導き，それに基づいて試験片の時間に依存する氷結ひずみの分布を求めた．最後に，温度サイクル下での試験片の変形挙動の結果を実験と比較した．
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  • き裂を有する極低温用朱子織CFRP積層材料の熱弾性応答
    渡辺 慎也, 進藤 裕英, 成田 史生, 竹田 智
    セッションID: 2G09
    発行日: 2007年
    公開日: 2007/07/18
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.56.0.153.0
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    内部・縁き裂を有する2層朱子織炭素繊維強化プラスチック（CFRP）積層材料T800H/3633の二次元モデルを対象に，一般化平面ひずみを仮定して極低温引張りに関する有限要素解析を行い，熱弾性特性を解明した．また，繊維束中に存在するき裂は，繊維束界面に到達している場合を考えた．数値計算は，冷却残留熱応力を考慮し，室温・液体酸素温度（90K）・液体窒素温度（77K）・液体水素温度（20K）・液体ヘリウム温度（4K）における複合材料剛性およびき裂先端近傍応力に注目して行い，詳細な検討を加えた．
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OS4　生体物理属性の分布測定法の開発と実際
OS5　生き物をめぐる流体力学
  • アルテミア・サリーナ周りの流れ
    大石 諒太郎, 望月 修
    セッションID: 2H07
    発行日: 2007年
    公開日: 2007/07/18
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.56.0.160.0
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    低レイノルズ数環境における推進方法を明らかにすることを目的に、動物プランクトンであるアルテミア・サリーナ周りの流れをマイクロPIV法により計測した。アルテミア・サリーナは第二触角で羽ばたくように運動しており、推進に伴う流れを明らかにした。流れ場から第二触角の前方と中央に渦中心をもつ２つの渦対が観察され、第二触角の中心にできる渦は前方にできる渦と逆回転の体に巻き込むような方向に回転していることが分かった。２つの渦対は推進に大きく関係していることが考えられる。また、ラグランジェ的観察方法からアルテミア・サリーナの推力を求めた。以上のことは同様の環境で活動させるロボットなどを開発するのに役立つと考えている。
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  • クラゲの推進運動と流れ
    市川 誠司, 望月 修
    セッションID: 2H08
    発行日: 2007年
    公開日: 2007/07/18
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.56.0.161.0
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    本研究はクラゲの遊泳機能や、運動効率を知りそれを応用した推進機構をもつソフトマターロボットへの応用を目的とする。クラゲの体は約98％が水分で、残りがタンパク質で形成されているといわれている。そのような生物が水中で推進運動をして遊泳をしている点に着目している。クラゲはその体を伸縮させながら水中で「あおり」運動と呼ばれる推進運動をしている。クラゲのこのような運動に関する研究はこれまでにいくつかなされているが、クラゲが誘起する流れやそれによる推進力どのように得ているかに関しては明らかにはなっていない。本実験では、この点を明らかにするためクラゲの運動をモーションキャプチャーによって明らかにし、その運動による推進力を知るためにPIV法を用いてクラゲの周りの流れを調べた。
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  • 蚊の口吻内の流れ
    菊地 謙次, 望月 修
    セッションID: 2H09
    発行日: 2007年
    公開日: 2007/07/18
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.56.0.162.0
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    血液検査用のマイクロTASに用いる低摩擦抵抗のマイクロチューブを開発することが本研究の目的である．血液検査用のマイクロTAS開発のために，蚊の吸血機構に着目してポンプ，吸血針の性能について調べてきた．蚊を顕微鏡下で解剖し，ポンプ部分を摘出したものを蚊の体を縦にスライスし染色した画像と重ね合わせたものからポンプ構造を調べた．この生きたままの蚊のポンプの性能を見積もるために吸血管内および周辺の吸い込み流れを可視化し、ＰＩＶ計測した．その結果，蚊のポンプの流量は0.8ml/min，動力は1.2×10-7 Wであることがわかった．これを現存する人工のダイアフラム型ポンプや圧電素子を用いた小型ポンプの性能とパワー密度で比較すると，性能として1000倍良いことが明らかになった．パワーを確認するために、口吻の摩擦抵抗を調べるべくマイクロ流れを計測した。その結果を報告する．
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  • 飛行中のショウジョウバエの力測定
    杉浦 裕樹, ディッキンソン マイケル
    セッションID: 2H10
    発行日: 2007年
    公開日: 2007/07/18
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.56.0.163.0
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    飛行中のショウジョウバエの発生する横力・胴体軸方向の力・ローリングモー メントおよびピッチングモーメントを電子的なフライトシミュレーターを用い て計測した。レーザーと光ダイオードを用いて、ショウジョウバエを支持する ワイヤのたわみ角を光学的に計測することにより、力とモーメントの大きさを 計測した。本手法により0.1μNオーダーの力を計測可能とし、はじめてショウ ジョウバエの横力を計測することに成功した。ショウジョウバエはフライトシ ミュレータの発生する縞模様の湧き出し位置とは反対方向に横滑りし、同様に 反対の向きにロールすることが明らかとなった。横力とローリングモーメント は湧き出し位置を表す角度に対して正弦波状に変化し、最大値はそれぞれ、8× 10μN と 20×10nNmであることがわかった。これはショウジョウバエによる横 力制御の初めての観測例であった。胴体軸方向の力の大きさは湧き出し位置を 表す角度に対して、正弦波の絶対値状に変化した。ピッチングモーメントはほ ぼ一定の負の値を示した。
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  • 羽ばたき人工飛翔体の運動最適化に関する基礎的検討
    犬塚 一徹, 山田 知典, 吉村 忍
    セッションID: 2H11
    発行日: 2007年
    公開日: 2007/07/18
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.56.0.164.0
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    鳥や昆虫の飛翔メカニズムは高いエネルギー効率とともに垂直離着陸性,急旋回性等の高い飛行性能を持つことが知られており,これを模倣した小型人工飛翔体は複雑な地形や極限環境等での探査において非常に高い性能を発揮すると考えられる.しかしながら生物の飛翔メカニズムは未だ十分に解明しきれているとは言えない.このような生物の飛翔メカニズムは進化あるいは成長の過程で最適化されたものであると考えることができ,生物と同等あるいはそれ以上の飛行性能を実現するためには飛翔に最適な運動の方法を知る必要がある.そこで本研究では計算機シミュレーションを用いた羽ばたき人工飛翔体の運動最適化に関する基礎的検討を行う.
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  • 翼果は横風の中を飛ぶ
    市河 三英, 川瀬 恵一, 斎藤 茂勝, 三村 昌史, 杉本 剛
    セッションID: 2H12
    発行日: 2007年
    公開日: 2007/07/18
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.56.0.165.0
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    　植物は結実させる枝の高さ、親木から離脱する機構、そして翼果の形質によって落下速度を調節することでその種に適切な種子散布距離を獲得している。風散布植物の翼果はピッチャーが投げるボールのように最初に与えられた力で飛ぶのではなく、風に運ばれながらゆっくり降下する。すなわち、翼果の散布は離脱から着地までの間、横風に支配されている。それにもかかわらず、これまで翼果の機能についての測定は上昇気流中で行われてきた。本研究では、より実際に近い風散布モデルを構築するために風胴実験を行い、横風のある状態において翼果が示す挙動を調べた。
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OS16-1　やや長周期地震動と大型構造物
OS16-2　やや長周期地震動と大型構造物
GS9　地震と構造
  • 鋼構造物の塑性崩壊面モデルへの硬化則の適用
    伊藤 拓海
    セッションID: 3B11
    発行日: 2007年
    公開日: 2007/07/18
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.56.0.176.0
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    鋼構造物のマクロな弾塑性挙動を多次元完全弾塑性体としてとらえ、それを複数の崩壊機構形で表現される降伏凸多面体、降伏楕円体モデルなどで近似し、地震応答解析を大幅に省略化する解析手法を提案してきた。一方、部材要素のレベルでは、鋼材の歪み硬化特性も考慮した種々の降伏曲面の硬化則が従来から提案されており、複合応力下の部材実験結果を概ね再現できることが確認されている。本稿では、骨組全体の降伏曲面モデルに対しても、これらの局所的には妥当と考えられる硬化則の適用が可能かどうかを検討し、通常の地震応答解析の結果と比較し、本手法の適用性・有効性を確認している。
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  • 鉛直地震力下の橋梁上部工-橋脚-杭基礎のシステム解析と地盤改良の要否の判定に関する研究
    今野 誠, 清水 健介, 澤野 利章, 木田 哲量, 阿部 忠, 加藤 清志, 須藤 誠, 加藤 直樹
    セッションID: 3B12
    発行日: 2007年
    公開日: 2007/07/18
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.56.0.177.0
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    本報では、曲げ-せん断破壊を支配する遷移鉄筋比の存在を示し、地震時損傷の卓越する根巻き範囲を示し、とくに、直下型巨大地震時に多発する鉛直地震力による曲げモーメントの導出とその考慮の重要性を示す。加えて、地盤中での杭の折損が頻発しており、水平地盤反力係数との相互作用と上部工－橋脚のシステム解析の必要性を示す。
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  • 適応制震システムを設計するための基本資料に関する一考察
    山本 太造, 馬場 研介
    セッションID: 3B13
    発行日: 2007年
    公開日: 2007/07/18
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.56.0.178.0
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    適応制御アルゴリズムに基づいて建築構造物を対象とした制震システムを組み立てる場合、互いに連携した構成要素を設計するための指針が必ずしも系統的に提示されているわけではなく、現状では試行錯誤あるいは経験則にしたがった設計を余儀なくされている。 本考察では規範信号を排除して制御目標を簡明に表示したうえ、対象構造物の挙動を把握するための情報を与える状態変数フィルタおよび能動的なオンラインシステムを構築するための知見を示す適応則に焦点を当て、それらの構成要素を設計するうえで必要となる基本資料を論理的かつ系統的に蓄積することを目的とする。
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  • 最大応答加速度指定型上下動免震装置の開発
    数値解析による免震効果の検証
    浅井 健彦, 吉田 亘利, 荒木 慶一
    セッションID: 3B14
    発行日: 2007年
    公開日: 2007/07/18
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.56.0.179.0
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    本論文では，地震動の種類に依存せず対象物の応答加速度を指定値以下に低減できる 上下動免震装置を提案し，解析によりその免震効果を検証した結果を報告す る．重力の存在のため，上下動免震は水平動免震と比較して格段に難しい．本免震装 置は，変位によらず一定荷重を支持できる定荷重バネの組み合わせで免震対象物を支 持すると共に重力を有効に活用することで，免震対象物が基準状態から上に移動した 時は下向きの，下に移動した時は上向きの一定反力が作用するという機構を実現す る．本機構により免震対象物への力の伝達を指定値以下に制限でき，地震動に依存し ない免震効果が得られる．加えて，共振の回避が可能となる．
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  • MRダンパーを用いた免震建築物のセミアクティブ制御の振動台実験
    山田 晃平, 藤谷 秀雄
    セッションID: 3B15
    発行日: 2007年
    公開日: 2007/07/18
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.56.0.180.0
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    地震時の安全性や居住性が優れる免震構造は，建物の1次固有周期を長周期化し，床加速度低減が可能である一方，応答変位は増大する．この応答変位を低減させようとすると，床加速度が増大し居住性悪化の原因となる．本研究はそこに着目し，加速度が小さいという免震構造の長所を活かす，床加速度低減を目的とする制御則を用いたMRダンパーによるセミアクティブ制御を行った．振動台実験においてこれを免震建築物に見立てた試験体に適用することで，応答変位を最低限抑制した上での絶対加速度低減を可能とし，著名な観測地震波によりその効果を確認出来た．RMS絶対加速度の低減で，地震時の居住性及び機能性の向上が期待出来る．
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GS10　土木・建築構造解析
OS17-1　粒子法によるマルチフィジックスシミュレーション
  • MPS法によるストリーム型数値魚道の開発
    後藤 仁志, 五十里 洋行, 酒井 哲郎
    セッションID: 3C01
    発行日: 2007年
    公開日: 2007/07/18
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.56.0.186.0
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    ダム・堰等の河川横断型水理構造物は，遡河性魚類のハビタートを分断することがあり，水産資源の保護だけでなく河川生態系保全の面からも魚道の整備が重要である．現在では，経験的水理学に基づく合理的な設計法が確立されているが，数値流体力学によって物理的機構の詳細な把握が可能となれば，魚道内流れの普遍的理解が進んで，従来より更に合理的な設計法の提案への道が拓かれると考えられる．ストリーム型魚道は，3次元的に阻流板が配置された複雑境界条件下の局所的急変流であり，水塊分裂・飛沫の発生を伴う自由表面流である．本研究では，3次元MPS法による数値解析を実施し，ストリーム型魚道内の流れ場を再現する．
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  • 山地渓流における流木群堰止め過程のLagrange解析
    後藤 仁志, 五十里 洋行, 酒井 哲郎
    セッションID: 3C02
    発行日: 2007年
    公開日: 2007/07/18
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.56.0.187.0
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    近年，集中豪雨を引き金に発生した多量の流木が山地渓流を渡る小橋梁等において閉塞し，橋梁周囲へ氾濫を発生させ，集落に大きな被害をもたらしている．また，流木と橋桁との直接衝突による橋桁の破壊・消失被害も数多く報告されている．このような流木による被害を抑制するために，氾濫を誘発し易い橋梁周辺における流木と水流の挙動予測は，橋梁の補強等の流木対策を実施するための基礎情報として重要な検討項目である．橋梁による流木の捕捉・堆積に関する一連の過程を数値解析によって再現するには，流木の運動をLagrange的に追跡することが有効である．本研究では，3D-MPS法を適用して流木群の橋梁による堰止め過程の再現計算を実施する．
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  • SMAC-SPH法による分散メモリ型並列システムへの構築に関する考察
    今里 淳, 酒井 譲
    セッションID: 3C03
    発行日: 2007年
    公開日: 2007/07/18
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.56.0.188.0
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    最近流体解析の一手法としてLagrange的に流体挙動を解析する粒子法が提案されている。この手法では自由表面問題の扱いが比較的容易である。他方この手法を自然現象による環境への影響や災害時の事前予測などに適用する場合、大規模シミュレーションの実施が必須となる。それは対象とする領域の寸法が鉛直方向の長さと比較して非常に大きな長さとなること等がある。このことから解析の精度を保持するために鉛直方向への充分な粒子数の配置を行い、この粒子間距離を用いて解析領域全体を粒子で覆う必要がある。そこで本研究では粒子法の一手法であるSMAC-SPH法による大規模分散並列システムの構築を行い、その効率を検討した。
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  • 粒子法による津波のシミュレーション
    入部 綱清, 崎原 康平, 藤澤 智光, 越塚 誠一
    セッションID: 3C04
    発行日: 2007年
    公開日: 2007/07/18
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.56.0.189.0
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    粒子法を用いて実地形における津波解析を行えるソフトウエアを開発した。粒子法には非圧縮自由表面流れを解析できるMPS(Moving Particle Semi-implicit)法を用いた。地図データを用いて計算体系を作成する機能を持っている。
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OS17-2　粒子法によるマルチフィジックスシミュレーション
OS11-1　弾性数理解析
  • 樹脂に埋め込まれたカーボンナノチューブの大変形に関する基礎的研究
    石原 正行, 岸本 潤, 野田 直剛
    セッションID: 3C10
    発行日: 2007年
    公開日: 2007/07/18
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.56.0.195.0
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    カーボンナノチューブ(CNT)の大変形を理論的に解析した．樹脂に埋め込まれた単層CNTを，弾性床上の中空円柱としてモデル化し，その変形をはりの理論を用いて解析した．その際，大変形を考慮するため，von Kármánひずみを導入した．具体例として，CNT強化樹脂を想定し，CNTが軸圧縮力を受ける場合を取り扱い，座屈荷重および大たわみの理論解を得た．さらに数値計算を実行し，座屈荷重および軸圧縮力と大たわみの関係を定量的に評価した．
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  • 連接周期構造系における非線形局在振動
    濱田 和幸, 渡辺 陽介, 杉本 信正
    セッションID: 3C11
    発行日: 2007年
    公開日: 2007/07/18
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.56.0.196.0
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    一様で長い弾性体（弾性はり等）の離散モデルとして、 同じ形状・性質をもつ多数の剛体の要素（剛体はり等）が それぞれその両端で隣の要素と連結部を介してつながれた、 空間周期性をもつ構造（連接構造系）を考える。 各連結部は隣接する要素のなす相対角に対して、 非線形的に応答する復元モーメントを与えるものとし、 連接構造は一直線上に延びた状態を平衡状態とする。 連接構造の運動を支配する方程式の導出を行い、 適当な初期条件のもとで数値計算を行って、 この系で観測される非線形局在振動の性質について 明らかになったことを報告する。
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  • 無限長中空楕円柱の非定常熱伝導解析
    佐藤 謙藏
    セッションID: 3C12
    発行日: 2007年
    公開日: 2007/07/18
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.56.0.197.0
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    機械工学、航空工学、食品工学など多くの分野でいろいろな形状の固体の加熱・冷却に関する研究が広く行われている。　固体内の温度変化による熱応力の計算や肉・魚貝の品質保持のためには、固体内における温度分布や履歴の情報が不可欠である。　楕円柱内の熱伝導に関する研究については、これまで中実の楕円柱に関するものが多く見られる。　本研究の目的は、共通の焦点を有する楕円筒面で境界付けられた中空楕円柱の非定常熱伝導問題を、楕円筒座標で表示された非定常熱伝導方程式の解であるマシュー関数を用いて厳密に解明することである。　表面熱伝達係数の変化および時間経過による中空楕円柱各部の温度変化を数値計算により求め、得られた結果を図表に与える。
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  • 円柱異方性不均質中空円板の平面軸対称等温弾性および熱弾性問題の数理解析
    河村 隆介, 谷川 義信, 太田 惠子
    セッションID: 3C13
    発行日: 2007年
    公開日: 2007/07/18
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.56.0.198.0
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    円柱異方性不均質中空円板の平面軸対称条件下での等温および熱弾性問題の数理解析を取り扱った．ヤング率，線膨張係数，熱伝導率が円柱異方性を持ち，かつ半径方向にべき乗の形の不均質性を持つ中空円板を想定する．内外両境界での一様圧力や円板の回転による遠心力の力学的負荷と内外両境界での一様表面加熱の熱的負荷を受ける場合を想定した．円柱異方性不均質中空円板に対する熱弾性基礎方程式を平面軸対称条件下で定式化し，変位，応力や温度変化の解析解を導出した．均質等方性体の結果と比較を行い，中空円板の弾性および熱弾性挙動に及ぼすヤング率，線膨張係数および熱伝導率の材料異方性と材料不均質性の効果を数値計算により検討した．
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  • 剛体基礎上に密着した横等方性厚板と円柱状剛体パンチによる弾性接触
    坂本 信, 小林 公一
    セッションID: 3C15
    発行日: 2007年
    公開日: 2007/07/18
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.56.0.199.0
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    剛体基礎上に密着した横等方性厚板上面を円柱状剛体パンチで押込む軸対称弾性接触問題を厳密に理論解析した．解析では，パンチ接触面の垂直応力に対して未知係数を含む無限級数で表示することにより，連立積分方程式から１組の未知係数を求める無限連立一次方程式の解法問題に帰着させた．数値結果より厚板上面の接触応力分布および垂直変位等を示すとともに，これらに及ぼす厚板の異方性の程度や厚さの影響について明らかにした． さらには，具体例として関節軟骨の押込み試験の場合についての数値結果を示した．
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OS11-2　弾性数理解析
  • 被衝撃体から発生する放射音測定による衝撃力の同定
    田邊 裕介, 橋本 康弘, 立花 慎也, 辻 知章
    セッションID: 3C16
    発行日: 2007年
    公開日: 2007/07/18
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.56.0.200.0
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    衝撃力により発生する衝撃音にはその衝撃力の情報が含まれているはずである。放射音の測定による衝撃力の同定ができれば、衝撃体や被衝撃体から離れた位置に置いた測定素子による非接触測定が可能となる。既存の同定方法では、同定実験に先立ち予備実験を行うことで放射音と衝撃音を関連付ける伝達関数を決定する必要がある。そこで本研究ではFEM解析から得られた伝達関数得られた伝達関数による同定値と実験値の比較を行い、予備実験なしで放射音と衝撃音の間に成り立つ伝達関数決定が可能であるか検討する。
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  • Fictitious Domain法を用いた弾性体まわりの流れの数値シミュレーション
    渥美 日向, 中山 司
    セッションID: 3C17
    発行日: 2007年
    公開日: 2007/07/18
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.56.0.201.0
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    流体-構造連成問題をfictitious domain法と有限要素法を併用して解析する。 fictitious domain法では,本来物体が占める領域を仮想的な流体とみなし,流れ計算領域の一部と考える。そして,流れの支配方程式の付帯条件として,物体表面で境界条件が課せられる。そのため,物体が移動,変形したとしても計算領域を再分割する必要がない。固体物体は線形弾性体であると考え,変形が微小とすると,物体の変形は応力のつり合い方程式で表すことができる。本研究では,流れの支配方程式と物体の変形方程式を弱連成法で,すなわち別個に解いている。計算例題として,柔軟な板を取り付けることによる渦励振の抑制,弁を持つ弾性管内の流れの解析をする。
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