理論応用力学講演会 講演論文集
第59回理論応用力学講演会
選択された号の論文の199件中1~50を表示しています
特別講演
特別講演1
  • 山田 聖志
    セッションID: PL1
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
     円筒形や球形の表面が曲面で形成されるシェル構造を利用して,構造重量を軽量化し,材料の効率的利用を究めようとすると,設計上考慮しなければならない座屈崩壊形式が多様になる。20世紀は,極めて多くの研究者がシェルの座屈研究に従事しダイナミックに研究展開された世紀でもある。21世紀になり,工学的興味の主流から取り残されたようにみなされがちではあるが,高強度新材料が次々と創製され,産業界が益々の軽量化と高機能化を要求しつつあることを考えると,20世紀に先達が獲得した「知」を後世に継承することもこの分野に携わる我々の大きな使命でもある。こうした知の継承を怠ると,過去の多くの失敗(座屈崩壊事故)が将来再び繰り返されることとなる。本論文では代表的なシェルを例にとり,シェル構造の座屈の実現象を理解し,現象に即した座屈解析法と,その工学的耐力評価法について概説する。
特別講演2
  • 西浦 廉政
    セッションID: PL2
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    散逸系における自走する粒子の衝突現象を考える. 化学反応系,流体系,ガス放電系,さらに生命系において空間的に局在し,かつその形状を変えずに一定速度で進む動的パターンが存在する.それらは剛体球と異なり,衝突の際に,反射,合体,消滅,分裂,回転など実に様々なアウトプットを出す.この多様性は個々の粒子解が内部ダイナミクスをもつことに起因する.すなわち単独の粒子解はパラメータが変化すると,じっとしていたものが,動き出したり,形を変えたり,振動し始めたり,自己分裂したりする.孤立しているときは,安定に自走する粒子解であるが,それらが衝突という強い 2体相互作用により,隠れていた様々な不安定性が露出し,結果として出力の多様さを生み出すのである.衝突は自分と同じものとの衝突に限らない.まわりの環境の変化との遭遇もまた衝突である.衝突ダイナミクスの数理はそのような意味で,他の個体や周りの環境との相互作用を経て,自分自身が変わり,その結果として集団としての性質も変わるという,階層的かつ循環的なダイナミクスを明らかにする大きな一歩となる.その全体像を理解する鍵となるのが,衝突時に遷移的に顔を出す多彩な不安定状態とそれらの間のつながり具合およびそれらの幾何的配置である.そのために網羅的な大域的分岐解探索が重要となる.
パネルディスカッション
応用力学分野の現状と将来に関するフォーラム
オーガナイズドセッション・一般セッション
OS11 冗長性と構造性能
  • 伊藤 拓海, 福山 達也
    セッションID: 1A01
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    近年、予想外の外乱や偶発的荷重により、構造物が崩壊に至る被害例が報告されている。そこで、部材が突然消失しても、全体崩壊しないための設計の必要性が多方面で議論され始めており、冗長性といった概念がクローズアップされている。
    部材が消失した場合に,固定的積載荷重によって全体崩壊するか否かは、塑性解析により評価できる。一方,弾塑性骨組に対して大変形解析を行うと,崩壊機構形成後も荷重が増加することがある。これは,機構形成後の節点移動を考慮した状態において,変形前の釣合では考慮していない別の耐荷機構が現れるためである。そこで本研究では、この種の余耐力を考慮した冗長性の検討を行う。
    また、部材消失後に荷重支持能力が低下しても、この種の余耐力があれば崩壊を免れる可能性がある。しかし、その機構が全体崩壊に繋がる場合もあり,部分崩壊に留めて被害を限定させる考え方もある。すなわち,好ましい・好ましくない機構が存在する。そこで、崩壊様態を表す指標を提案し,耐荷力との関係について検討する。
  • 山崎 康太, 松田 真也, 大森 博司
    セッションID: 1A02
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    空間骨組構造物は,主たる応力の伝達を軸力に依存し,座屈不安定現象による脆性的な崩壊の危険性を内在している。さらに,実設計では許容応力度設計のみによって構造物の安全性が検討されることが一般的であるため,冗長性の欠落した構造物となる可能性が高い。構造物の崩壊はヒューマンエラーや劣化損傷などの複合的な要因が複数重なり合って生じるものであるため,冗長性の有無によって,必ずしも構造物の安全性を保障できるわけではない。しかし,損傷を受けた状態を想定し,ある一定の余裕度が確保されるような設計を予め行うことができれば,万一の事態に直面しても,構造物を崩壊から回避させることができると考えられる。
    そこで,本研究は構造物の耐力を直接的に制御する手法の提案を行う。本論文では,遺伝的アルゴリズム(Genetic Algorithm , GA) と崩壊荷重算出手法である区分的線形化法(Piecewise-Linear Method , PLM ) を併用した構造耐力の直接制御設計法の定式化を行う。
  • 米倉 一男, 寒野 善博
    セッションID: 1A03
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    構造物を設計する際には,外力の不確定性に対する構造物のロバスト性を考慮することは重要である.ここでロバスト性とは,不確定な外力が作用した場合にも構造物が力学的な制約条件を満たすことを言う.一方で,不確定性を考慮しないトラスのトポロジー最適化問題においては,しばしば非常に小さい断面積を有する部材が最適解に含まれることが知られている.そこで本研究では,外力の不確定性と部材断面積の下界制約を考慮したトラスのトポロジー最適化問題を定式化し,その大域的最適解を求める手法を提案する.
  • 永野 康行, 岡崎 汐里
    セッションID: 1A04
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    建築構造物に対する構造設計法は,建築基準法で規定されており,構造設計者はそれに従って設計するのが通常である。それに対して,美術作品をはじめとするいわゆる「オブジェ」に対しては,工作物としての取り扱いをし,建築基準法を準用することになる。本論文では,神戸ビエンナーレ2009の西ゲートとして計画された鋼構造オブジェの耐風設計(長期設計を含む)を示し,その冗長性の考慮方法および具体的方策を示す。ここで示す方法に従えば,様々な展示物(オブジェ)に対して,冗長性を考慮した構造設計が可能になる。
  • 藤田 皓平, 竹脇 出
    セッションID: 1A05
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    種々の制振デバイスが実用化される中で,パッシブダンパーは容易に導入可能であるため多くの建築物で用いられ,ダンパー配置の最適設計に関する成果も見られる。既報では,入力外乱の不確定性が高いことを考慮し,対象とする応答量を最大化する最悪な入力(=極限外乱)に対する設計問題を扱い,最適設計手法を示した。しかしながら,性能劣化等により層剛性が変動した場合,初期の最適設計解が規定のクライテリアを満足するかどうかは定かではない。そこで本稿では,骨組剛性が変動することに伴う種々の設計パラメターの変動に適応する最適ダンパー配置解の感度解析を行い,層剛性分布と最適ダンパー配置解の関係性を明らかにし,最適ダンパー配置設計のロバスト性について論じる。
  • 曽我部 博之
    セッションID: 1A06
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
     建築物の保有水平耐力計算では,大地震に対して安全な建物を提供するために崩壊荷重が必要保有水平耐力を超えていることを確認しなければならない.しかしながら,部材耐力のばらつき等によって,構造物の崩壊荷重が設計値と異なってしまうのが実情である.  本研究は,構造部材の耐力がばらついても崩壊荷重に影響が少ない骨組構造物を設計するために,シックスシグマ設計に基づいたロバスト設計を行う.シックスシグマ設計とは,ロバスト性を高めるために品質工学の分野で発展し,大きな成果を上げてきた設計手法である.骨組構造物のシックスシグマ設計を行う場合,崩壊荷重を部材寸法や材料強度の設計因子で精度よく表現しておく必要がある.本研究では,遺伝的アルゴリズムを用いることによって精度の高い崩壊荷重の応答曲面を推定する.
  • 竹脇 出, 上野 浩平, ムスタファ アッバス
    セッションID: 1A07
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    これまでに、振動数特性が時間により変化しないモデルに対する極限外乱法はいくつか提案されているが、時間により変化するモデルに対するものは提案されていない。ここでは、Conteら(1997)によるモデルを用いて実体波と表面波を表現し、弾塑性構造物に対して損傷指標を評価関数とする極限外乱問題を扱う。構造物の1次固有振動数と実体波・表面波の振動数特性の関係や、実体波で損傷を受けた構造物が表面波でさらに大きな損傷を受けるシナリオなどが考慮される。
OS12 構造形態創生と構造最適化
  • 大森 博司, 石田 高義, 小玉 真一
    セッションID: 1B01
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    従来の構造設計では,知識や経験を基に設計を仮定し,構造計算によって必要と考えられている指標を満足する解が求まるまで,仮定と計算の繰り返しを行う。現在の鋼構造物は,規格化された工場製品を用いる場合が多く,これらの部材を離散変数として数学的問題に転換することで,構造物の設計をコンピュータによって扱うことが可能となる。離散変数の最適化問題については,遺伝的アルゴリズムが有効な手段として考えられている。設計行為の数学的問題を最適化問題として捉え,目的関数を設計者が指定することにより,目的を果す設計解をコンピュータによって求めることができる。こうして目的を満たす設計解を設計者に示し設計者を支援することが可能である。
  • 小玉 真一, 大森 博司
    セッションID: 1B02
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    建築計画において,その建築構造物の概要,用途あるいは基本的なフレームが決定している段階で,どのような架構が有用であるか検討が必要となり,設計者の判断によりその架構が選定される。このような計画段階での設計支援を想定し,部材の断面,配置および接合条件を設計変数として最適化計算を行い,自由度の高いさまざまな構造形式を設計解として提案するための基礎的研究を行う。 本論文では更に柱脚の設計を取り入れた最適化問題について述べる。柱脚はメーカーによる既製品を使う場合と、設計者がボルトやアンカープレートを決める場合があり、一概にどちらが良いとは言えないため、柱脚を含めた最適化を行うことで設計者に幾つかの設計案を提示することができると考えられる。
  • 中田 聡, 吉田 英樹, 大森 博司
    セッションID: 1B03
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    近年の地球環境問題の深刻化に伴い,建築分野においても持続可能な発展に貢献すべきであるという認識が高まっている。日本建築学会は建築構造物の耐用年数を延長させることが建築分野における二酸化炭素排出量の削減に効果的であるとし,わが国における建築構造物の寿命を 3 倍ないし 100 年に延長することを提唱している。建築構造物の長寿命化には,建設時の初期投資の多寡を偏重した建築構造物の設計ではなく,建設後の維持管理計画を含めた建築構造物のライフサイクル (Life Cycle, LC) を考慮した設計が必要である。建築構造物の LC を考慮した設計により長寿命化が可能になり,従来の営繕的な維持管理ではなく戦略的な維持管理へとシフトすることで環境負荷低減やコスト低減が可能になると考えられる。 本研究では,著者らが既に提案している LC 評価手法や地震ハザードを考慮した LC 評価手法を用いて,建築構造物の LC に影響を及ぼす不確定性の内,地震ハザードの LC に及ぼす影響を考察する。
  • 吉田 英樹, 中田 聡, 大森 博司
    セッションID: 1B04
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    現代に生きる私達と将来の世代のために,建築構造物のライフサイクルを考慮した設計をすることが必要である。本研究では,構法的序列を考慮したライフサイクルデザイン手法を用いて具体的な解析を行い,結果を考察する。
    GAによる最適化には,定式化された解析手法の厳密性という不確定要因が存在する。各指標に対する単一目的最適化における解析手法が厳密であることが,それらを基盤として成立する多目的最適化における適合度の向上に大きく寄与すると考えられる。
    本研究では,従来の研究により経験的に得られてきた知見である,構成要素間における修繕周期の倍数関係の存在を考慮し,それを利用したLC評価手法の構築を目指す。さらには,GAそのものを用いない形でのLC評価手法の提案も行う。
  • 大森 博司, 川崎 将臣
    セッションID: 1B05
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    サステイナブルな社会において,私たちはリサイクル性の優れたアルミニウム建築が普及するよう努めています。しかしながら,アルミニウムは鉄と比べると高価であるため一般的には用いられていません。そこで私たちは遺伝的アルゴリズムと逐次二次計画法を用いて,制約を満たし,かつ効率的な断面最小化を行う手法を開発しています。
  • 山本 憲司, 谷川 正明, 増田 龍二, 中村 達哉, 本間 俊雄
    セッションID: 1B06
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    シェル構造の曲面を容易に施工する方法として、マンハイムの多目的ホールやEXPO2000日本館など、部材の初期曲げによって曲面を形成する方法がある。この主の方法のなかで、最も施工が容易と考えられるのは、予め地表面で直線材を格子状にピン接合し、この格子状平板の材端に強制変位を与えて曲面を形成する方法である。 本報は、強制変位後の曲面形状がz=a(x2+y2)で表されるEP曲面を形成する方法について提案する。初期釣合形状をこのような幾何学曲面とすることで、初期応力の算定が容易であることや、無用な面内曲げ応力を生じない等の利点がある。本報は、FRP材を用いて曲面形成実験を行い、実験と数値解析の結果を通して、提案方法の妥当性について検討した結果について報告する。
  • 前根 文子, 大森 博司, 木村 俊明
    セッションID: 1B07
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    シェル構造は,建築形態と力学的構造が一体となり,大スパン架構を有するダイナミックな建築が可能である。また,位相を操作し開口を形成することは,トップライトから柔らかな光が降り注ぐような空間を生み出し,建築に自由度を与えることにつながる。しかしながら,不定形な自由曲面構造物の力学挙動は複雑で,これまで最適な曲面形状を求めること,ましてやシェルの厚み分布,開口の領域を同時に最適化することは困難であった。だが,近年のコンピュータの急速な性能向上や施工・材料技術の進歩により複雑で不定形な構造物が実現しつつある。初期形状に対してコンピュータによる形態解析を用いて力学的に形状修正を加えることで,理論的形態デザインに基づいた厳密な力学的根拠を持つ自由曲面のシェル構造を形成する構造形態創生手法が求められている。 本研究の目的は,曲面構造の形状と厚み分布,位相を求める自由曲面シェル構造の構造形態創生手法を提案し,既存の構造物への適用を通して手法の有効性を確認することである。
  • 本間 俊雄, 和田 大典
    セッションID: 1B08
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    本講演では、生物的アプローチの遺伝的アルゴリズに基づく、著者らが開発した解の多様性を考慮した優良解探索法ISGA(genetic algorithm with immune system)を採用し、曲面構造の形態生成法を紹介する。優良解とは、大域的最適解や局所最適解を含む割と評価の高い解を指す。また、解の多様性は、目的関数空間の多様性ではなく、設計変数空間で考えている。定式化は、ひずみエネルギ最小化の単一目的最適化問題を扱い、空間の広さを確保する複数の高さ位置を指定した制約条件を与える。設計変数は、座標位置とシェル厚であり、設計変数の低減を図るため、パラメトリック曲面関数を利用した。計算例では、形成可能な種々の曲面形態を提示し、本手法の有効性と可能性を議論する。
  • 高田 豊文
    セッションID: 1B09
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    本研究では,複数の荷重条件を有するトラス・トポロジー最適化問題を,部材断面積を設計変数とし,部材総体積とコンプライアンスの最小化を目的とした多目的最適化問題として取り扱う.最適性条件に基づくと,本設計問題が単目的の最適化問題として記述できることを示し,この問題を逐次線形計画法によって解く.また,得られた最適解を利用すると,元の多目的最適化問題のパレート境界すなわち部材総体積とコンプライアンスとの関係式を理論的に導出できることも示す.さらに,逐次線形計画法を適用したいくつかの解析例を示す.
  • 王 華国, 大森 博司
    セッションID: 1B10
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    This paper presents a scheme for practical truss optimization in which Layered GA, a modification of Genetic Algorithm (GA) GA, is employed as the optimization method and FEM (finite element method) is utilized as the main structure calculator. Formulation to this problem adopts total weight as objective function and allowable stress, maximum nodal displacement, member crossing and member interference at joint as constraints.Design variables adopted are truss topology, cross section and nodal coordinate. Standardized cross sections are only available. Finally, the scheme is testified by some illustrative examples including cantilever truss and roof truss. A great reduction in structure mass has been found during evolution history of GA, and optimal trusses obtained are considerable simple and light in the final generation, which proves the availability and reliability of presented scheme in real truss optimization.
GS3 数値計算法
  • 岩津 玲磨, 鶴 秀生
    セッションID: 1B12
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    音響解析への適用を目的として新しい計算法の開発をおこなった。シンプレクティック時間積分法は常微分方程式だけでなく、偏微分方程式の長時間積分においても効果的である。波の方程式に使用する場合には、そのなかでも位相誤差の少ない方法が適している。一方で、位相誤差なしに積分できるTrigonometric Fitting(TF)法が振動子やSchoeredinger方程式などに対して最近提案されている。TF法はほぼ厳密に積分できる反面、使えるのは系の周波数が既知の場合に限られている。そこで、TF法の長所を生かすためにスペクトル法とシンプレティックTF法を組み合わせた計算法を、波の式に対して考案した。通常のルンゲクッタ法、シンプレクティック法と本法をベンチマーク問題で比較した結果を報告する。
  • 吉川 仁, 飯盛 浩司, 西村 直志
    セッションID: 1B13
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    3次元時間域動弾性BIEMにおいて必要となるメモリ使用量と計算コストの削減を目的とする。時間域動弾性問題の基本解が P波到達から S波到達まで時間線形である事を利用し、BIEMで必要となるメモリ使用量と計算コストを減らすアルゴリズムを開発した。境界積分方程式法で必要となる積分を行わずに、基本解の線形性を利用し影響係数を求めた。 また、クラックによる弾性波散乱問題と、半無限弾性領域における弾性波動伝播問題を解き、手法の有効性を検証した。無限境界を持つ領域を対象とする場合、提案手法が有効である事を確認した。
  • 長谷川 恭子, 仲田 晋, 田中 覚
    セッションID: 1B14
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
      近年,メッシュレス法による数値解析手法が広く用いられている.メッシュレス法の1つとしてRadial Point Interpolation Method(RPIM) が提案されており,同手法の高速化を実現した手法として修正RPIMが開発された.これまで,修正RPIM は様々な問題に適用され,特に形状関数の評価が高速になることが実証されている.本研究では修正RPIM を用いた3次元Poisson問題に対して,並列化による高速化を実現する.
  • 門田 浩一, 日下 拓也, 望月 秋利, 馬 険峰
    セッションID: 1B15
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    本論文は筆者らが、実務的な視点から開発を進めてきた「二重負荷面型双曲線モデル(MMXモデル)」の構成とそのパラメータについてまず説明し、次いで、等方三軸圧縮試験と一次元標準圧密試験結果を対象とした要素解析を行い,同モデルとパラメータの設定手法の妥当性について検証した(検証-1)。次いで,層厚60m以上に及ぶ軟弱地盤上に施工された盛土(高さ11.2m)の約13年間に及ぶ実測沈下結果および盛土周辺での計測結果を対象に、MMXモデルを用いて変形解析を行い、実務への適用性を検証した(検証-2)。また盛土の沈下解析に実務で用いることの多い,一次元圧密計算法(一次元Cc法と呼ぶ)についても適用して解析を行い,MMXモデルの結果と比較し,MMXモデルが性能設計に活用できる変形予測方法の一つになる可能性を示す。
OS15 宇宙航行の力学
  • 船木 一幸, 篠原 育, 中野 正勝, 梶村 好宏, 宮坂 武志, 中山 宜典, 百武 徹, 和田 元, 剣持 貴弘, 村本 哲也, 國中 ...
    セッションID: 1B16
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    イオンエンジンは、静止衛星の南北間軌道制御や惑星探査機の軌道間遷移に利用されており、宇宙機のペイロード率向上や静止衛星の長寿命化を可能にした他、惑星探査の低コスト化やミッション期間短縮にも大きく貢献している。用途に応じて様々な仕様のイオンエンジンが必要となるが、その開発過程において、エンジンの耐久性評価には1万時間(約1.1年)以上と長い期間が必要とされる。イオンエンジンの評価試験に必要なコストは膨大であり、この事実は、各種ミッションに最適なイオンエンジンの開発と、各種ミッションへの速やかな投入を妨げている。JAXAでは、各種イオンエンジンの設計・評価に利用可能なイオンエンジングリッド部の数値耐久性評価(JAXA Ion Engine Development Initiative, JIEDI)ツールの研究開発を実施している。本報告では、JIEDIツールの概要と研究開発状況について述べる。
  • 山川 宏, 八山 慎史
    セッションID: 1B17
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    地球周回軌道上の有限の大きさを持つ人工衛星は、地球中心からの距離の差、つまり、重力の大きさの差に起因する重力傾斜トルクが働き、姿勢は振り子運動を行うことが知られている。一方で、イオンエミッタや電子エミッタにより人工衛星機を積極的に帯電させることが可能である。地球周回軌道上のダンベル型の人工衛星を考え、両端のダンベル(質点)を積極的に帯電させることを考える。このときに、地球磁場と帯電衛星の相互作用によるローレンツ力が人工衛星に働く。本講演では、重力傾斜トルクとローレンツ力に起因するトルクを考えたときの姿勢ダイナミクスを明らかにする。
  • 長塩 知之, 木田 隆
    セッションID: 1B18
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    宇宙機の運動には対称性に基づく内部安定性が存在する.更に入出力がコロケーション条件を満たすと入出力関係も対称となり簡単な制御則でロバスト安定化を行うことができる.本稿では,宇宙機の姿勢運動に注目し,非線形,線形時変,線形時不変のそれぞれのシステムについて安定化制御則を提案する.また応答特性・外乱抑制の2つの性能について最適な制御則を導出できることを示す.数値シミュレーションおよび実験結果を用いてこれらの有効性を示す.
  • 田中 宏明
    セッションID: 1B19
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    人工衛星を利用した天体・地球観測や通信・放送などにおけるミッションの高度化に伴い,人工衛星の構造もより精度の高いものが要求されている.しかし大型の宇宙構造物は,地上と軌道上での環境の違いや,軌道上での擾乱の影響を受けやすく,運用時の高い構造精度を保証することは大きな問題となる.これらの高精度宇宙構造物における問題点を解決できる構造システムとして,我々は,スマート構造を利用した超高精度宇宙構造システムを提案し,その実現に向けて研究を進めている.本論文では提案する超高精度宇宙構造システムの概要を示すとともに,スマート構造システムの宇宙環境への適応性検証のために実施した低温・低圧環境におけるスマート構造システムの基礎特性評価試験の結果を示す.さらに,宇宙に近い環境におけるスマート構造システムの有効性実証を目指し計画中である,大気球を用いた実証試験について紹介する.
  • 河野 功, 山元 透, 巳谷 真司
    セッションID: 1B20
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    ランデブ・ドッキング(RVD)技術は軌道上の宇宙機に対して他の宇宙機が接近し、結合する技術であり、フォーメーションフライト(FF)技術は複数の宇宙機が一定の形態(相対位置関係)を保って飛行する技術である。 宇宙機の相対運動ダイナミクスを記述する運動方程式としてHill方程式と、その解であるC-W解[2](Clohessy-Weltshire解)がよく知られており、RVDやFFの研究や軌道設計に広く使われている。 本講演では、Hill方程式のC-W解を応用したRVDやFFの航法・誘導制御系や、軌道設計への応用例を紹介する。
GS1 コンクリート構造
OS2 ソフトマターのレオロジー
  • 高橋 勉, 藤原 遼児
    セッションID: 1C04
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    ひも状ミセルを形成するCTAB/NaSal水溶液にステップせん断流動を加えると流動開始直後に粘度が急激に増加する場合がある.この現象はせん断誘起構造 (SIS)に関係するといわれているが,本報告では流動複屈折によりミセル配向 状態を調べるとともに高速度カメラを設置した顕微鏡によりマクロ構造が形成される様子を可視化した.これらの比較により粘度増加はマクロ構造構築と直接的に関係することを見いだした.
  • 岩田 修一, 鈴木 宏典, 森 秀樹
    セッションID: 1C05
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
     我々は、実測された微小液滴形状と、数値解析による界面形状との両者が一致する様に、三相接触円の半径や液滴高さ、重力と表面張力との比であるボンド数等のパラメータを最適化することにより、表面張力と接触角を同時に決定する手法を開発している。この手法を、振動板に設置されたCTAB/NaSal水溶液の微小液滴に適用することを試みた。振動板の位置により、液滴が受ける見かけの重力は変化する。したがって、その形状は常に変化するため、振動板が最も最下部に到達した瞬間に液滴形状を撮影した。この液滴形状と密度から、上述の方法を用いて動的な場における表面張力を決定した。得られた表面張力の値は、振動板の周波数によって変化することが分かった。
  • 名畑 嘉之, 吉川 隼史
    セッションID: 1C06
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    ポリオキシエチレン(2)ラウリルエーテル硫酸ナトリウム(AES)/やし油脂肪酸アミドプロピルベタイン(CAPB)/塩化ナトリウ(NaCl)系ひも状ミセル水溶液の線形および非線形レオロジー特性を調べた.臭化セチルトリメチルアンモニウム(CTAB)/塩系ひも状ミセル同様,AES濃度,CAPB/AESモル比等に応じ,緩和時間分布を有する粘弾性挙動や単一緩和時間のMaxwell型で近似できる線形粘弾性挙動を示した.一方,start-up flow測定より求めた非線形レオロジーにおいては,あるずり速度以上の測定において粘性率がステップ的に低下するという現象が見られた.この挙動はCTAB/塩系ひも状ミセルでは見られず,本ひも状ミセル系のレオロジー特性を支配する因子がCTAB系とは異なることを示唆した.
  • 鳴海 敬倫, 岩波 友彦, 長谷川 富市
    セッションID: 1C07
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    降伏応力を電場の種類と強さで制御できるスメクティック液晶のスタートアップ流れにおける過渡流動特性を実験的に調べた.実験では,一定応力を印加した際のせん断速度の変化を計測した.直流電場下で形成された構造は高い降伏応力を示すが,その値より若干高い応力を印加した場合には特徴的な変形挙動が現れた.非常に低い流動性でわずかに変形した後に,大変形が発生し,約1000ひずみ程度で定常流動に至ることがわかった.ほとんど降伏特性を示さない交流電場下で形成された構造の場合は,直ちに変形を開始するが,定常状態になるまでにはやはりある程度の変形が必要であることがわかった.いずれの場合も定常流動時の流動性は電場下の方が無電場条件の場合よりも高くなった.
  • 園村 光弘, 水沼 博, 道脇 幸博, 西成 勝好
    セッションID: 1C08
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    嚥下障害者の症状は多様であり、誤嚥を抑制するためには、個々の障害者ごとにどのような粘性特性の液状食を提供したらよいかが重要である。本研究では粘性特性の異なる3種類の液状食品に対する液状食塊の嚥下シミュレーションを行い、粘性特性の違いが嚥下に与える影響を調べた。シミュレーションには、前報と同じ舌から咽喉に到る器官のモデルを用い、液状食品のレオロジーモデルには指数則モデルを用いた。結果より、_丸1_食塊が舌背と咽頭後壁に挟まれて押し出されるまでは、嚥下の速度に大きな差異は見られないことから、この領域での食塊の嚥下を駆動する流れが、各試料がほぼ同じ粘度を取るずり速度10-50 1/sの範囲で生じている。_丸2_喉頭蓋近傍の食塊自由表面形状は、低粘度の試料では食塊が分断されているのに対し、高粘度ではまとまって嚥下されており、喉頭蓋近傍の食塊のまとまりは、試料が異なる粘度を取るずり速度10 1/s以下の粘性特性により左右されている。と、夫々推測される。
  • 藤井 修治, 山本 祐樹, 五十野 善信
    セッションID: 1C09
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    ブロック共重合体ラメラ相は流動下において、ラメラ相の法線ベクトルがずり速度勾配に沿った平行配向から、速度勾配方向に直行した垂直配向へと配向転移をしめすことが知られている。しかしながらある条件下において、平行配向から膜がベシクル状に閉じたオニオン相へも構造転移することも知られている。このラメラ配向転移とラメラ/オニオン転移は、これまで独立な研究対象であったが、最近、同一の系においてわずかな組成の違いによってラメラ配向転移がラメラ/オニオン転移へと変化することが見いだされた。これは、同一の系を用いることによりどのような条件下においてラメラ相の構造転移が達成されるのか、その構造転移経路を明らかにするために適した系が見い出されたことをしめす。この系についてラメラ配向転移とラメラ/オニオン転移を示す動的相図を作成したので、報告する。
  • 前田 修一, 奥下 洋司
    セッションID: 1C10
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    ハードセグメントおよびソフトセグメントがそれそれナイロン12(PA)およびポリエーテル(PE)から構成された一連の熱可塑性ポリアミド系エラストマーの構造と粘弾性特性を調べた。固体状態では、PAとPEの組成に依存した不均一な組織構造を示すことが分かった。一方、溶融状態においては、不均一な組織構造を有する液体に特徴的な長時間緩和機構が観察でされなかった。PAとPEセグメントの相溶性が良いために、溶融状態においてポリマーの内部に不均一な組織構造が形成されないことがわかった。
OS16 連続体に対する非線形数値解析の新展開 座長
  • 池之谷 和孝, 大野 信忠
    セッションID: 1C11
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    本研究では、内圧を受けるオープンセル構造体の均質化弾塑性挙動をシミュレーションのためのマクロ材料モデルを構築した。マクロ材料モデルの構築のために、次のような理論的な考察を行ってマクロ材料モデルを構築した。内圧を受けるユニットセルに内圧と等しい巨視的応力を与えると、ユニットセルのいたるところで内圧に等しい微視的応力が生じる。このことから次のような二つの結果が得られた。(1)弾性変形においてユニットセルの均質化弾性剛性と構成材料の弾性剛性を考慮に入れると内圧によって異方的に巨視的応力を生じる。(2)微視的応力は等方的であるから、ユニットセルは微視的塑性ひずみは生じない。すなわち、巨視的塑性ひずみは巨視的応力と内圧の差によって生じる。最後に、構築したマクロ材料モデルを内圧を受ける超細密プレートフィン構造体の均質化弾-粘塑性挙動のシミュレーションに用いて有効性を確かめた。
  • 山本 尚樹, 松田 哲也
    セッションID: 1C12
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    本研究では,時間依存均質化理論を用いた超細密プレートフィンの非弾性解析の手法を提案し,本手法を用いて超細密プレートフィンの時間依存挙動を解析する.この際,任意の積層ずれを有する場合においても,同一のユニットセルを解析領域にとれる手法を示す.さらに,本手法を用いて,900℃で単軸引張,単純せん断を受ける超細密プレートフィンの弾-粘塑性変形を解析し,材料の弾-粘塑性異方性を明らかにするとともに,積層ずれが超細密プレートフィンの弾-粘塑性特性に及ぼす影響について検討する.
  • 小林 卓哉, 三原 康子
    セッションID: 1C13
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    軸圧縮を受ける薄肉円筒シェルの弾性座屈問題では,古典的な理論解によって表される軸対称の1次座屈の後,非軸対称の2次座屈が生ずる.この2次座屈では,円周方向の波数を1つずつ減じながら変形モードの連続的な飛び移りを生じる.そのため,初期不整によって座屈荷重値が大きく減少するだけでなく,その値がばらつき,かつ座屈モードを特定できないという問題があった.汎用FEMを用いて,深い座屈後領域まで,実験結果をトレースする解析が可能になった結果を報告する.既往の高速度カメラ撮影による結果との比較,粘弾性シェルへの応用について言及する.
  • 只野 裕一, 萩原 世也
    セッションID: 1C14
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    有限要素解析における精度向上のアプローチの一つとして,1980年代から一般化有限要素法の開発,改良が積極的に行われている.著者らはこれまでに,幾何学的非線形解析における解析精度の向上を目的として,コーナー節点のみを有する1次要素の各節点に新たな自由度を追加することで,二次の変形モードを表現できる新たな3次元一般化有限要素を提案した.本報では,提案要素によるいくつかの数値解析を実施し,要素分割に対する解の収束性および要素のゆがみに対するロバスト性の詳細な検証を報告する.
  • 貞本 将太, 田中 智行, 岡澤 重信
    セッションID: 1C15
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    粒子法は,カーネル近似式を用いて関数やその微分形の近似を行う.粒子法は有限要素法のようなメッシュを用いないため,非常に大きな変形を伴う解析にも適用できる数値解析手法である.粒子法を用いた解析例として,現在までに固体の大変形解析や流体構造連成解析などが行われている.しかし,板などの構造部材に関する問題を粒子法によって解いている例は現在のところあまり無く,本研究では D.Wang ら[1] が提案したHermite Reproducing Kernel Particle Methodを用いて板曲げ問題の解析を行う.HRKPMでは,有限要素法に基づく弱形式の定式化を行っており,これによって高次な微分方程式である釣合方程式を解くことができる.しかし,HRKPMでは関数近似や積分方法において,いくつか克服すべき点を持つ.本発表ではそれらの問題点や解決方法について基礎的検討を行った結果とその数値解析例について報告する. [1] D.Wang and J.S.Chen, A Hermite reproducing kernel approximation for thin-plate analysis with sub-domain stabilized conforming integration, Int. J. Numer. Meth. Engng.,74, pp.368-390, 2008.
  • 永山 勝也, 橋口 周平, 三浦 一郎
    セッションID: 1C16
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    近年,食文化の欧米化に伴い血管収縮や血栓症に増加の傾向が見られる.そこで,それらの原因を探るため血液の流動特性の研究が注目を集めている.指先の血管は,健康状態によって血管が変形すると考えられている.この現象を解析するために,粒子法を適用した.粒子法は,固体も液体も一括して粒子として扱えるので,複雑流動解析に適している.本報告では,粒子モデルを用いて,指先微小血管の変形を解析し,変形のメカニズムを研究する.血栓モデルでは,付着物の周辺で流体力による大きな変形が見られた.
  • 高林 宏和, 山田 貴博, 松井 和己
    セッションID: 1C17
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    筆者らは,弾塑性体の大変形問題に対して,Euler型定式化の枠組みでLagrange的な粒子の移動を取り扱うマーカ粒子法を導入し,マーカ粒子を積分点とする特性Galerkin有限要素近似を行うマーカ積分特性有限要素法を提案してきた.マーカ積分有限要素法では,マーカ粒子上で材料の内部変数が定義されていることから,多くの内部変数をもつ材料であっても,Euler型有限要素法として計算することが可能である.本研究では,積分型粘弾性材料構成則をマーカ積分特性有限要素法に適用した粘弾性流体解析手法を提案する.
  • 橋本 学, 小野 謙二
    セッションID: 1C18
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    著者らは,大変形FSI問題を解析するため,レベルセット関数を用いたEulerianメッシュベーススキームを提案してきた.この計算手法では,流体メッシュ上の界面における運動学的条件を満足するために,レベルセット関数の値および構造の速度成分の値を持つ仮想粒子を利用した境界条件処理が導入されている.本研究では,外部流とその中に置かれた弾性構造が相互作用するような境界層が比較的薄い問題を扱う.そのため,流体と構造の界面近傍でadaptive mesh refinement (AMR) を考える必要がある.計算手法の性能および計算結果のALEメッシュベーススキームに対する定性的な比較を示す.
  • 今村 純也
    セッションID: 1C19
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    ロジットモデルは確率密度関数(p.d.f.: provability density function)の最尤推定法である。VOF(Volume of Fluid)関数は累積密度関数(c.d.f.: Cumulative distribution function)である。多相のVOF関数の合計は任意の点で常に1.0でなければならない。これはML(Multi-nominal Logit)モデルが有する特性でもある。したがって、MLモデルは多相の系のVOF関数を表現するのに適している。例えば、気体・液体・固体から成る系である。既報で、BL(Binary Logit)モデルを用い、相のボリュームのbit-mapデータをサンプリングデータとして与えて構築する界面推計モデルを提案した。本稿では、符号付き距離関数を基にした界面確率データを与え、有限要素表現した時間軸変数を含む効用関数を用いて、新たな移動界面推定モデルのコンセプトを提案する。体積保存が目的である。
GS2 制御・同定
  • 坂主 樹哉, 山田 功, 萩原 隆明, 武長 拓志, 小林 雅彦, 松浦 峻
    セッションID: 1D01
    発行日: 2010年
    公開日: 2011/01/21
    会議録・要旨集 フリー
    多重周期繰返し補償器は,修正繰返し制御系の外乱抑制特性の問題点を解決するために,後藤らが提案した補償器である.多重周期繰返し補償器を用いると,周期目標入力から出力までと外乱から出力までの伝達関数は一般に無限個の極を持ち,入出力特性と外乱抑制特性の指定が困難である.山田,武長は,補償器が多重周期繰返し補償器として働き,周期目標入力から出力までと外乱から出力までの伝達関数が有限個の極を持ち,入出力特性と外乱抑制特性の指定が容易なシンプル多重周期繰返し補償器を提案している.さらに,安定化シンプル多重周期繰返し補償器のすべて,いわゆる安定化シンプル多重周期繰返し補償器のパラメトリゼーションを明らかにしている.しかしながら,不確かな制御対象に対し,制御系のロバスト安定性を保証するシンプル多重周期繰返し補償器のパラメトリゼーションは,これまで検討されていない.本稿では,ロバスト安定化シンプル多重周期繰返し補償器のパラメトリゼーションを求める問題を検討する.
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