Alternative TitleDevelopment of Design Method of Dimensions and Layouts of Thin Walled Plate and Shell Structures Having Maximum Shock Energy Absorption Ability
Periodical title平成6(1994)年度 科学研究費補助金 一般研究(C) 研究成果報告書 = 1994 Fiscal Year Final Research Report
Note (General)1.大変形静弾塑性設計感度解析法の開発と薄肉断面構造最適設計への応用……薄板,殻構造の大変形弾塑性有限要素解析法としてニュートン・ラプソン型の解析を基礎に,直接微分法による薄肉断面構造の各種寸法を設計変数とする設計感度解析法の定式化を行ない,解析効率も考慮に入れたプログラムを作成した.また,それを平板,円筒など理論解,近似解の存在する基本的な問題の変形,座屈荷重の設計感度解析を実施して開発した手法の有効性を確認した.さらに,設計感度解析プログラムを基礎に,近似法による座屈制約下の最小重量設計問題を定式化し,逐次二次計画法による部分円筒殻,リブ付き平板などの寸法最適設計を試み,有効性を確認した. 2.大変形衝撃弾塑性設計感度解析法の開発と薄肉断面構造最適設計への応用……まず薄板,殻構造の大変形衝撃弾塑性応答解析プログラムをニューマーク法とニュートン・ラプソン法による繰返しによる定式化にしたがって作成し,平板,部分円筒殻,箱型薄肉断面はりなど基本モデルに適用して有効性を確認すると共に要素分割と時間ステップ幅の解析精度に及ぼす影響について検討した.また強制変位型衝撃応答解析の荷重-変形関係から吸収エネルギを算出する方法についても詳しく検討した.次に1.で開発した直接微分法による設計感度解析法を衝撃問題に拡張して,大変形衝撃弾塑性座屈設計感度解析法を定式化し,衝撃エネルギ吸収の設計感度解析法を確立した.9節点アイソパラメトリック・シェル要素による衝撃応答の設計感度解析プログラムを作成し,部分円筒殻,リブ付き平板,薄肉断面はりなどの板厚,諸寸法などを設計変数とする設計感度解析を実施して解法の有効性を確認した.さらに衝撃弾塑性設計感度解析法を用いて,二次計画法による座屈崩壊荷重最大化,吸収エネルギ最大化設計法のプログラムを作成し,円筒の衝撃座屈,リブ付き平板の衝撃座屈問題に応用して,手法の有効性,諸寸法の影響,効果について検討した. 3.薄肉円筒試料によるエネルギ吸収効果の実験的検討……アルミニウム製の円筒試料に一定寸法のスリットを円周方向に入れたモデルを対象に,スリット間隔,スリット本数などを種々変えたモデルの衝撃圧潰試験を実施して,衝撃吸収エネルギ,座屈パターンとモデルの関係を詳しく検討した.今後,2.で開発した吸収エネルギ最大化設計法を利用してスリット入り円筒のスリットの効果について詳しく比較・検討し,より実際に近い条件での衝撃圧潰エネルギ吸収最大化設計法の確立を目指す必要がある.
(1) Development of Static sensitivity Analysis Technique of Largely Deformed Thin Walled Plate and Shell Structures of Elastoplastic Materials and Its Application to Buckling ConstraintDirect differentiation method of static sensitivity analysis of largely deformed elastoplastic plate and shell structures is formulated for isoparametric shell elements based on the Newton-Raphson iteration scheme. The sensitivity analysis technique is applied to implement the efficient optimization using approximation method, in which a subproblem of minimum weight design under buckling constraints is constructed by the Taylor series expansion and solved by the quadratic programming method. Numerical examples of cylindrical shell and thin walled plate with stiffeners are implemented by the developed optimization technique.(2) Development of Dynamic Sensitivity Analysis Technique of Largely Deformed Thin Walled Plate and Shell Structures and Its Application to Shock Energy Absorption ProblemsThe direct differentiation method of dynamic sensitivity analysis of largely deformed elastoplastic plate and shell structures is formulated for the nine-node shell element based on the Newmark method and the Newton-Raphson iteration scheme. The formulated method is applied to the sensitvity analyzes of maximum nonlinear buckling load and the absorbing energy, and to the maximization design of absorbing energy of thin walled shell structures. Then, the effect of structural dimensions to the absorbing energy is discussed.Crushing Experiment of Energy Absorption Effect by Thin Walled Cylinder with SlitsAluminum cylinders with slits are crushed experimentally, and the absorbing energy is measured directly. Then, the effect of slit location and number of slits are investigated.
研究課題/領域番号:05650076, 研究期間(年度):1993–1994, 平成6年度 科学研究費補助金 一般研究(C) 研究成果報告書の一部(概要)を掲載.
出典：「衝撃吸収最大薄肉断面構造の形状・形態設計法の開発」研究成果報告書 課題番号05650076(KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）) 本文データは著者版報告書より作成
Sourcehttps://kanazawa-u.repo.nii.ac.jp/?action=repository_action_common_download&item_id=34909&item_no=1&attribute_id=26&file_no=1
Related Materialhttps://kaken.nii.ac.jp/search/?qm=70110608
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05650076/
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