ブックタイトルマツダ技報　2016 No.33

概要

マツダ技報　2016 No.33

マツダ技報No.33(2016)最大荷重後の急激な荷重落ち込みは,圧縮板と曲げ板の面外変形によって起きている。その面外変形は圧縮板の弾性座屈波と,曲げ面の弾性座屈波が連成し,発生している。この座屈波の波長を小さくし,座屈変形部を極小化することで,引張荷重作用部に塑性歪を発生させることが期待できる。すなわち,座屈変形領域を極小化することで圧縮板の折りたたみを抑制し,EA量を向上できると考えた。上記仮説の妥当性を検証するため,理想状態を圧縮板の面外変形がない状態と定義し,解析にて検証した。理想状態を解析にて模擬するため,単点拘束(SPC)にて曲げ板の並進方向の面外変形のみを拘束した。拘束条件と解析結果をFig. 5に示す。解析条件はFig. 3と同様である。Boundary condition of Ideal stateConstraint(SPC)Ideal StatePlane of compressionValleyMountainPeriodValleyDisplacementPlane of bendingWidth hWidth bFig. 6 Period-Buckling from Buckling TheoryPlane of CompressionForce [kN]Initial StatDisplacement [mm]Fig. 5 Theoretical Limitation of BucklingSuppressionフレーム縦板の面外変形を拘束し,座屈を完全に抑制することにより,既存フレーム比EA量を12倍まで向上できることが分かった。この結果から,圧縮側座屈を抑制・極小化しEA量を向上させるという仮説の妥当性を確認できた。Plane of BendingFig. 7 Period-Buckling of Experiment制御因子b/hのEA量に対する影響を検証するため,Fig. 8のとおり矩形一定断面フレームにて検証を行った。Forced DisplacementAt=1.0ACross Section A-APinned supportFig. 8 Verification Model of Controllable Factor2.3制御因子の抽出と分析座屈理論から座屈周期は圧縮荷重作用部の構成板の板幅によって決定し,面外変形量の変位は板厚tにより決定する。今回の曲げ変形フレームを構成するパネルに,座屈理論を適用するとFig. 6となる。圧縮板は板幅全域に圧縮荷重が作用するため,板幅bが座屈周期となる。曲げ板は,板幅hの半分に圧縮荷重が作用するため,h/2が曲げ板の座屈周期となる。これに対し,実験での座屈周期をFig. 7に示す。圧縮板は本来の座屈周期となっているが,曲げ板は本来の座屈周期ではなく,圧縮板の座屈周期と同じ周期で座屈している。このことから,各座屈周期を決定する,板幅bと板幅hの比率であるb/hの適値があると推察した。以降,b/hを制御因子として取り扱い検証を行った。まず圧縮板の板幅bと曲げ板の板幅hの比であるb/hと,EA量の関係をFig. 9に示す。EA efficiency ratio on baseGood6timest=2.4Target mode2.3timesCollapseNarrowbucklingCross section ratio b/hFig. 9 Relation between EA and b/hBuckling-120-