軽量化ハニカムパネルの座屈強度に及ぼすセル形状の影響

概要

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ハチの巣状の中空構造を平坦な面材で挟んだハニカムパネルは、軽量で剛性や強度の高い部材として用いられている。その中空構造を形成しているセル形状は六角形がほとんどであるが、正三角形や正方形でも同様のパネルを作成することは可能である。本研究では、ハニカムパネルを鉄道車両のフロアに使用し軽量化する場合を想定し、セル形状の違いが座屈強度に及ぼす影響を検討した。フロアは垂直荷重により曲げを受け、セル形状で囲まれる面材は全方向圧縮を受ける。他方で、セル材の各長方形平板は、面材を通して一方向圧縮を受ける。このような応力状態に対する座屈を強度基準とした。正六角形の面材に対する座屈理論式はないため有限要素法を用いた。次に、パネルの高さと面材の板厚を変化させず、セル形状が変化しても座屈強度を等しくするようにセル材の板厚と辺長を変化させ、セル形状の違いによるパネル質量の違いを検討した。その結果、正三角形、正方形、正六角形の中では、正六角形がもっとも軽量になることがわかった。
近畿大学の論文
2003-09-30