JPH04155240A - ハニカムコアの材料定数算出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はハニカムコアの材料定数を算出する方法に関す
る。

〔従来技術〕

アルミニウム合金の薄いシート状素材を六角柱の集合体
である蜂の巣状に成形したハニカムコアに、接着剤によ
る接着にてアルミニウム合金の面板を取付けてなるアル
ミニウムハニカムパネルは、軽量で高剛性を有する構造
用素材として実用化されている。このようなアルミニウ
ムハニカムパネルはろう付によっても製造することが可
能である。

ろう付によるアルミニウムハニカムパネルは、その全て
がアルミニウムにて構成されるので、アルミニウム素材
の特性をそのまま生かすことができる。このため、軽量
及び高剛性という特徴はもちろん、接着剤を用いたアル
ミニウムハニヵムパネルに比して高温強度、耐熱性及び
耐食性に優れ、溶接２表面処理及び曲げ加工等の三次加
工の適ｊが可能である。

このようなアルミニウムハニカムパネルのｍｉ的強度を
演算にて求める場合、複雑な解法が必５である算出式を
用いてアルミニウムハニカムパネルの縦弾性係数、横弾
性係数及びポアソン比等Ｃ材料定数を予め求めておき、
求められた材料定貫を用いて有限要素法解析を行って機
械的強度を司めていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、前述の如く複雑な解法が必要であイ算出弐を
用いて前記材料定数を求める場合、相和定数の算出方法
が複雑であるので、算出に手間イ要し、その算出に長時
間を要するという問題が逢った。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、上述
の如き問題点を解決すべく簡易な計算によって前記材料
定数を精度良く求めることができるハニカムコアの材料
定数算出方法を提供することを目的とする。

■　　　〔課題を解決するための手段〕本発明に係るハ
ニカムコアの材料定数算出方法覗　　は、２枚の面板の
間にハニカム構造のコアを挟み、タ　　　これらを固着
してなるハニカムパネルのコアの材６　　料定数を算出
する方法において、前記コアを３軸）　　直交異方性中
実体と見做し、前記ハニカムパネルｉ４こ付与される荷
重と該荷重に対するハニカムバネ乏　　ルの変位量との
関係に基づいてコアに関する種々の材料定数を求める簡
易演算式を予め定めておき、前記荷重と変位量との関係
を有限要素法解析にて求め、求められた荷重と変位量と
の関係に基づい１　　てハニカムパネルを板と見做した
場合のハニカムパネルの剛性を所定の演算によって求め
、一方、当該ハニカムパネルの剛性を実測し、この実測
結果と前記演算の結果とを比較し、この比較結果に基づ
いて前記有限要素法解析の妥当性を検証し、前記有限要
素法解析が妥当なものである場合は、前記有限要素法解
析の解析結果に基づき前記簡易演算式を用いてコアの材
料定数を求めることを特徴とする。

〔作用〕

コアを３軸直交異方性中実体と見做し、ハニカムパネル
は３軸直交異方性中実体のコアと２枚の面板との複合体
と仮定されるので、このハニカムパネルにおける荷重と
変位量との関係からハニカムパネルのコアについての種
々の材料定数を節単に求めることができる簡易演算式が
得られる。ここにいう簡易演算式とは剛性に関する荷重
と変位との関係を既知とした演算式（応力と歪みとの関
係式である。次に、有限要素法解析により求められた荷
重と変位との関係に基づいて、ハニカムパネルを板と見
做した所定の演算により求められたハニカムパネルの剛
性と、その実験値とを比較し、この比較結果に基づいて
前記有限要素法解析の妥当性を検証する。即ち、前記剛
性と実験的に得られるハニカムパネルの剛性とが略一致
する場合は、前記有限要素法解析の解析結果が妥当なも
のであると判断できる。前記有限要素法解析の解析結果
が妥当なものである場合は、前記荷重と変位との関係か
ら前記簡易演算式を用いてコアの縦弾性係数及びポアソ
ン比等の種々の材料定数が近位演算される。

（実施例） 以下、本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に
説明する。

第１図は本発明に係るハニカムコアの材料定数算出方法
の算出対象となるハニカムパネルであるアルミニウムハ
ニカムパネルの構成を示す一部破断斜視図、第２図（ａ
ｉ〜ｆｃ］はその製造手順を示す模式図であり、第２１
１Ｋ（ａ＋はアルミニウムハニカムパネルのハニカムコ
アを構成するアルミニウム合金シートの加工状態、第２
図（ｂｌは前記ハニカムコア・　　の組立て状態、第２
図（ｅ）は前記ハニカムコアへの面板の取付は状態が示
されている。

第１図におけるＩ：よアルミニウムハニカムパネルのハ
ニカムコアである。ハニカムコア１は、波形の頂部が平
たいアルミニウム合金製の波板１０．１０・・・を組み
合わせてろう付してなり、平面視六角形の空洞が多数存
在する蜂の巣状のハニカム構造の部材である。このハニ
カムコア１の上面及び下面には平板状の面板２，２が夫
々前記空洞を密閉する態様にてろう付されてアルミニウ
ムハニカムパネルが構成される。

このアルミニウムハニカムパネルの製造方法は、まず、
第２図（ａ）に示す如くアルミニウム合金板に曲げ加工
を施し、多数の波板１０．１０・・・を作成する。

そして、第２図（ｂ）に示す如くこれらの波板１０．１
０・・・の夫々の波の頂部が重なる態様で波板１０．１
０・・・を夫々組み合わせて蜂の巣状のハニカムコア１
を形成する。次に第２図（Ｃ１に示す如くハニカムコア
１に面板２，２を上下方向から挟んで、これらをろう付
によって取付け、アルミニウムハニカムパネルを完成さ
せる。

次ニ、このヨウに構成されたアルミニウムハニカムパネ
ルの強度を求めるための有限要素法解析に用いられる縦
弾性係数、横弾性係数及びポアソン比等の材料（物り定
数を求める方法について説明する。なお、本実施例にお
いては厚さ１５ｍ。

幅５７．３ｍ、長さ６６ｍの寸法のアルミニウムハニカ
ムパネルを例にとり、このアルミニウムハニカムパネル
のハニカムコア１の材料定数を求める方法を示す。

まず、ハニカムパネルを等方性シェルにモデル化した場
合の解析モデルを示す斜視図である第３図に示すように
、アルミニウムハニカムパネルを、面板２．２を１５２
要素、ハニカムコア１０１辺を６要素とした等方性シェ
ルにてモデル化する。なお、面板２，２とハニカムコア
１のろう材部は、実験による破壊性状が面板２，２の挫
屈が先行することから完全開とする。そして、有限要素
法解析の解析条件を纏めた解析条件表と各解析条件に対
応する剛性及びその実験値を比較させて纏めた比較表と
を示す第４図における解析条件表の第１解析ケース〜第
１２解析ケースの１２ケースの解析条件について、前記
解析モデルを用い、材料定数を縦弾性係数Ｅ　＝７　Ｘ
ＩＯ’　ｋｇ／ｃｍ”、　　ｙ　＝０．３として有限要
素法解析を行い各解析条件における変位量及び必要な荷
重を求める。

そして、前述の１２ケースの解析条件の中で第１゜第２
．第３．第４．第６．第７解析ケースについて、前記有
限要素法解析で求められた変位量及び荷重に基づいて、
前記アルミニウムハニカムパネルを板と見做した場合の
その剛性を所定の演算式により求める。また、このよう
に剛性を求めた解析ケースについて、夫々の解析ケース
の解析条件より得られる剛性を１２０（ｂｍ　Ｘ　６０
０鶴×１５日の試験材を用いて実験的に求める。このよ
うにして求められた剛性は第４図の比較表に纏めである
が、この比較表から明らかな如くアルミニウムハニカム
パネルを板と見做し所定の演算式により求められた剛性
とその実験値とを比較すると、両者の差は約４％であり
、略一致するので、有限要素法解析の解析結果は妥当な
ものである。このように有限要素法解析の解析結果は妥
当なものである場合は、後述する第（１１式〜第（３２
）式に示される如き簡易演算式により材料定数を求める
。但し、アルミニウムハニカムパネルは、ハニカムコア
１を３軸直交異方性中実体と見做すことにより、３軸直
交異方性中実体のハニカムコアｌと２枚の面板２，２と
の複合体として仮定することとする。

以下に各材料定数を求める方法について述べる。

まず、引張り剛性に関する材料定数を求める方法を説明
する。

！５図（ａ）〜（Ｃ）はアルミニウムハニカムパネルの
引張り剛性を求める場合の算出条件を示す説明図であり
、第５図（ａｌはＸ軸方向の引張り剛性の算出条件、第
５図（ｂｌはＹ軸方向の引張り剛性の算出条件、第５図
（Ｃ）はＹ軸方向の引張り剛性の算出条件を示す、但し
、Ｘ軸方向の引張り剛性の算出条件は前記解析条件表の
第１解析ケース、Ｙ軸方向の引張り剛性の算出条件はそ
の第２解析ケースの解析結果より得られる。

Ｘ軸方向の引張り剛性に関する材料定数を求める場合、
引張軸力は下記（１）弐に示す如く求められる。

但し、Ｐｘ　：引張軸力 ＡＸ　ＳＸ軸方向断面積 Ｅｘ　：ハニカムコア１と面板２．２と・合成した縦弾
性係数 ΔＸ：Ｘ軸方向の変位量 り、ニアルミニウムハニカムパネルの；軸方向長さ ここで、有限要素法解析による強制変位０．０１ｍの解
析結果である引張軸力ＰＫは１３３．４ｋｇと求すられ
、この引張軸力ＰＸがハニカムコア１と面モ２．２とに
作用するが、面板２．２に作用する９張軸力Ｐ’ｌｔは
下記（２）式の如く求められる。

＝２　Ｘｏ、Ｉ　Ｘ５．７３Ｘ０．７　ＸＩＯ’　Ｘ　
−６，６ ＝１２１．５　ｋｇ 但し、Ａｏ：面板２．２のＸ軸方向断面積Ｅ　ニアルミ
ニウムの縦弾性係数（０，７ＸＩＯ’　ＩＬｇ／ｃｍ”
） 面板２，２に作用する引張軸力ＰＸｔが求めらねると、
下記（３）式に示す如くハニカムコア１が負担茫　　　
している引張軸力Ｐ□が求められ、この引張軸力ＰＸＩ
から下記（４）を用いてコアｌＯＸ軸方向の縦弾性係数
ＥＸＩが求められる。

（Ｐヨ＋＝Ｐｘ−Ｐ。・・・（３） ＝１３３．４−１２１．５ １１＝１１．９に １．３　ｘ５．７３　０．００１ ＝　０．０１０５　Ｘ　１０’　　ｋｇ／ｃｍ”但し、
ＡＸＩ：ハニカムコア１を中実体に置換した場合のＸ軸
方向断面積 Ｙ軸方向の引張り剛性に関する材料定数を求める場合、
Ｘ軸方向についての算出方法と同様にまず、面板２，２
に作用する引張軸力ＰＹｔを求める。

ここで、有限要素法解析による強制変位０．０１鶴の解
析結果である引張軸力ＰＶは１７４．３６　ｋｇと求め
られ、この引張軸力Ｐ、がハニカムコアｌと面板２．２
とに作用するが、面板２．２に作用する引張軸力Ｐ’ｆ
ｔは下記（５）式の如く求められる。

＝２　Ｘｏ、Ｉ　Ｘ６．６　Ｘｏ、７　ＸＩＯ”　Ｘ　
−５，７３ ＝１６１．３　ｋｇ 但し、Ａｙｌ：面Ｆｉ２．２のＹ軸方向断面積ΔＹ：Ｙ
軸方向の変位量 り、ニアルミニウムハニカムパネルのＹ軸方向長さ 面板２．２に作用する引張軸力ｐｖｚが求められると、
下記（６）式に示す如くハニカムコアｌに作用する引張
軸力ＰＶＩが求められ、この引張軸力ｐｙ＋から下記（
７）を用いてハニカムコア１のＹ軸方向の縦弾性係数Ｅ
□が求められる。

Ｐ　ｖ＋＝　Ｐｖ　　Ｐｙｉ　　”１６１＝　１７４．
３６−１６１．３ ＝１３．０６　ｋｇ １．３　　Ｘ６．６　　　ｆｌ、ｏｏ１＝０．００８７
Ｘ１０’　　ｋｇ／ｃｍ”但し、Ａｙｌ：ハニカムコア
ｌを中実体に置換した場合のＹ軸方向断面積 Ｘ軸方向の引張り剛性については、明らかにハニカムコ
ア１の引張り剛性にみに左右されるので、材料力学的な
理論式により求められる。Ｘ軸方向の引張り剛性に関す
る材料定数を求める場合、まず、ハニカムコア１におけ
る一つの六角形の面積Ａを求める。ハニカムコアｌの１
つの六角形に注目すると、第５図（Ｃ１に示される如く
前記六角形の面積Ａは、１辺の長さが１１ｗｍ、対向す
る辺の間の長さが１９．１ｍであるので下記（８）式の
如く求められる。

＝３１５．２鶴２ 次に、前記六角形を構成する全通の長さしを求める。六
角形を構成する辺の中で４つの辺が、隣接する他の六角
形とその辺を共有しているので、その辺については辺の
長さを実際の長さの半分として前記全通の長さしを下記
（９）式に示す如く求める。

Ｌ＝１１．０Ｘ（１，ＯＸ２　＋　０．５Ｘ４）　　・
・・（９）＝４４．０ｍ 前記六角形を構成する全通の長さしが求められると、こ
の全通の長さし及びハニカムコア１の板厚（０，０２０
ｍ）から前記六角形のＺ軸断面の面積Ａ０が下記αω式
の如く求められる。

Ａｌｌ　＝０．０２Ｘ４．４　　・・・αω＝０．０８
８　ｃｍ” そして、下記αω弐に示す如くアルミニウムの縦弾性係
数Ｅ（０，７ｘｌＯｂｋｇ／ｃｍ２）をアルミニウム板
に対するハニカムコア１の面ｍ　比（Ａ　ｏ　／　Ａ　
）で縮小してＺ軸方向の縦弾性係数Ｅ２を求める。

Ａ。

Ｅｚ＋　−Ｅ　Ｘ□　・・・ａυ ＝０．７　　ＸＩＯ’　　Ｘｏ、０８Ｂ　　／３．１５
２＝０．０１９５Ｘ１０’　ｋｔｚ／ｃｖａ”次に、ポ
アソン比に関する材料定数を求める方法について説明す
る。

第６図（ａ）、　（ｂ）はアルミニウムハニカムパネル
のポアソン比を求める場合の算出条件を示す説明図であ
り、第６図（ａ）にはＸ軸方向に力が作用した場合のｙ
、　　ｚ方向ポアソン比の算出条件、第６図Ｏ１＋）に
はＹ軸方向に力が作用した場合のＸ、Ｚ方向ポアソン比
の算出条件を示す。但し、Ｘ軸方向に力が作用した場合
のＹ、Ｚ方向ポアソン比の算出条件は前記解析条件表の
第１解析ケース、Ｙ軸方向に力が作用した場合のＸ、Ｚ
方向ポアソン比の算出条件は第２解析ケースより夫々得
られる。

まず、Ｘ軸方向に力が作用した場合のＹ方向ポアソン比
に関する材料定数を求める場合、第六図ｆａｔに示され
る如くＸ軸方向に力を作用させて０．０１鶴（ΔＸ）伸
ばしたときアルミニウムハニカムパネル全体のＹ軸方向
の縮みＬＹが０．００３７ｗ１であるが、このＬＹにお
いて、面板２．２のみをΔＸ伸ばしたと仮定した場合、
面板２．２のＹ軸方向の縮みＬＹ２は下記−に示す如く
求められる。

ΔＹ２＝ε８　・ν・ＬＹ　・・・亜 ＝０．０１／６６Ｘ０．３７５　Ｘ５７．３−〇、００
３３鶴 但し、ε、ｌ　：横ひずみ ν　ニアルミニウムのポアソン比 そして、下記０３式に示す如くＬＹ２とＬＹとの差から
ハニカムコア１が影響を与えたＹ軸方向の縮みＬＹ１が
求められる。

ΔＹ、−ΔＹ−ΔＹ２　・・・０濁 ＝　０．００３７−０．００３３ −〇、０Ｏ０４ｎ 即ちハニカムコア１には面板２，２を０．０００４　ｍ
伸ばす力が作用していることとなる。この伸び量から下
記α船式に基づいてハニカムコア１のＹ軸方向に作用す
る圧縮力ｐｖ＋が求められる。

５．７３ ＝６．５　　ｋｇ 次に、ハニカムコア１について考えた場合、アルミニウ
ムハニカムパネル全体のＹ軸方向の縮みＬＹは、下記０
９式に示される如く、ハニカムコア１のみをΔＸ伸ばし
たと仮定した場合のハニカムコア１のＹ軸方向の縮みよ
り面板２．２が影響を与えたＹ軸方向の縮みを減算する
ことにより求められる。

この０９式において、未知数はνヶ、のみであるため、
ａす式を変形して得られる下記００式よりハニカムコア
ｌＯＹ軸方向のポアソン比ν、Ｉが得られる。

１６．６ ５．７３　　０．００１ ＝１．０ そして、Ｘ軸方向のポアソン比ν２．は下記０７）に示
す如く求められる。ここでＸ軸方向の縮みΔ２は有限要
素法解析による強制変位０．０１ｉｎの折によって０．
０００３ｍとして求められる。

０．０００３　／１３ ＝　０．１５ また、Ｙ軸方向に力が作用した場合のＸ方向アソン比に
関する材料定数を求める場合、第６（ｂ）に示される如
くＹ軸方向に力を作用させてＱ、１鶴（ΔＹ）伸ばした
ときアルミニウムハニカムネル全体のＸ軸方向の縮みΔ
Ｘが０．００４５鶴であが、このΔＸにおいて、面板２
，２のみをΔＸ・ばしたと仮定した場合の面板２．２の
Ｙ軸方向・縮みΔＸ２は下記−に示す如く求められる。

ΔＸ２　＝＝ε７　・　ν　・　Ｌ、　　・・・０榎＝
０．０１１５７．３Ｘ０．３７５　　Ｘ６６＝０．００
４３日 式　　　但し、εＶ　：横ひずみ 量　　　　　　　ν　ニアルミニウムのポアソン比肩　
　　そして、下記０１式に示す如（ΔＸ２とΔＸとの差
からハニカムコア１が影響を与えたＸ軸方向の縮みΔＸ
１が求められる。

ΔＸ１　＝ΔＸ−ΔＸ、　　−（１１ ＝　０．００４５−０．００４３ ＝０．０００２ｍｍ 即ちハニカムコアｌには面板２．２を０．０００２Ｎボ 図　　から下記（至）式に基づいてノじカムコア１のＸ
軸方）１　　向に作用する圧縮力ＰＸＩが求められる。

パ る 沖　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　０．００００２つ ＝２．４３ｋｇ 次にハニカムコア１について考えた場合、アルミニウム
ハニカムネル全体のＸ軸方向の縮みムＸは下記（２１）
式に示される如く、ハニカムコア１のみをΔＹ伸ばした
と仮定した場合のハニカムコア１のＸ軸方向の縮みより
面板２．２が影響を与えたＸ軸方向の縮みを減算するこ
とにより求められる。

この（２１）弐において、未知数はν□のみであるため
、（２１）式を変形して得られる下記（２２）式よりハ
ニカムコア１のＸ軸方向のポアソン比νＸ１が得られる
。

１　　　５．７３ ６．６　０．００１ ＝０．５７ そして、Ｘ軸方向のポアソン比ν２．は下記（２３）式
に示す如く求められる。ここでＸ軸方向の縮み量ΔＺは
有限要素法解析による強制変位０．０１ｍｍの□　　　
解析によって０．０００３ｍｍとして求められる。

０．０００３　／１３ ０．０１１５７．３ ＝０．１１ また、Ｘ軸方向に力が作用した場合のｘ、ｙ方向ポアソ
ン比に関する材料定数を求める場合、下記（２４）式に
示す如くアルミニウムのポアソン比ν（０，３７５）を
アルミニウム板に対するハニカムコアｌの面積比（ＡＯ
／Ａ）で縮小してＸ、Ｙ軸方向ポアソン比ν８．ν、を
求める。

八 ＝ｏ、ｏｉ 次に、せん新期性に関する材料定数を求める方法につい
て説明する。

第７図（ａｌ、　（ｂ）、　（Ｃ１はアルミニウムハニ
カムパネルのせん動剛性を求める場合の算出条件を示す
説明図であり、第７図（ａｌはＸ、Ｙ平面のせん動剛性
の算出条件、第７図（ｂｌはＸ、Ｚ平面のせん動剛性の
算出条件、第７図（Ｃ）はＹ、Ｚ平面のせん動剛性の算
出条件を示す。但し、Ｘ、Ｙ平面のせん動剛性の算出条
件は前記解析条件表の第５解析ケース、Ｘ、Ｚ平面のせ
ん動剛性の算出条件は第６解析ケース、Ｙ、Ｚ平面平面
のせん動剛性の算出条件は第７解析ケースより夫々得ら
れる。

ｘ、ｙ平面のせん動剛性に関する材料定数を求める場合
、第７図（ａｌに示される如くＸ軸方向へのせん断力Ｑ
は、解析条件の第５ケースの場合、Ｘ軸方向の９点、Ｘ
軸方向の４点の夫々に荷重として０．８８ｋｇずつせん
断力が与えられているので０．８８瞼をＯｘ４倍した３
１．７ｋｇとなっている。また、せん断変形角ｒｘ’ｔ
は８．５２Ｘ１０−５ｒａｄである。面板２゜２のみに
前記せん断力Ｑが与えられていると仮定した場合、その
せん断心力τ２゜は下記（２５）式にて求められる。

τ２゜＝□　・・・（２５） ｖ２ ２　　Ｘｏ、１０Ｘ６．６ ＝２４．０ｋｇ／ｃｓ＋” この場合のせん断変形角γ２は下記（２６）式にて求め
られる。

２４．０ ０．２５　Ｘ　１０’ ＝９．６　Ｘｌ０−’ｒａｄ 但し、Ｇニアルミニウムの横弾性係数 このせん断変形角Ｔ２を８．５２Ｘ１０−’ｒａｄにす
るために必要であるせん断心力τ、は下記（２７）式に
て求められる。

＝２４．Ｏｘ８．５２ｘｌＯ−５／９．６　ｘｌＯ−’
＝２１．３ｋｇ／ｃｍ” 即ち、ゼん断変形角Ｔ２が８．５２　Ｘ　１０−’ｒａ
ｄである場合は、下記（２８）式に示される如くτ２゜
とτ２との差に相当するセん断力Ｑ１がハニカムコア１
に作用することとなる。

Ｑｌ　＝（τ２゜−τ２）・ＡＢ　　・・・（２８）＝
　（２４，０−２１，３）　ｘ２　ｘｏ、１０ｘ６．６
＝３．６　ｋｇ せん断力Ｑ、が求められると、ハニカムコア１に作用す
るせん断心力τ１が下記（２９）式に示される如く求め
られる。

Ｑ。

τ１−□　・・・（２９） ｙ１ ３．６ ６．６　Ｘｌ、３ ＝０．４２ｋｇ／ｃｍ” ハニカムコア１のＸ、Ｙ平面での横弾性係数Ｇ、ｘ、ｆ
はせん断心力τ、と断変形角せん断変形角ＴＸＹとに基
づいて下記（３０）式の如く求められる。

τ１ ＧＸｙＩ＝□　・・・（３０） ＸＹ ０．４２ ８．５２　　Ｘｌ０−’ ＝４．９　　ＸＩＯ’　　ｋｇ／ｃ＋ｎ’また、ｘ、’
ｚ平面のせん動剛性に関する材料定数を求める場合、第
７図（ｂｌに示される如くＸ軸方向へのせん断力Ｑは８
．７ｋｇであり、せん断変形角Ｔ１１２はＸ軸方向ヘノ
ひずみ（５，３３Ｘ　１０−’ｍ）をＺ軸の幅（１３Ｎ
）で除算して４．Ｉ　Ｘ　１０−’ｒａｄとなる。

この場合の横弾性係数ＧＸ□は下記（３１）弐にて求め
られる。

ＧＸ□、＝□　・・・（３１） ｘｚ ８．７１５．７３Ｘ６．６ ４、Ｉ　　Ｘｌ０−５ ＝　５．６　Ｘ　１０’　ｋｇ／ｃ＋ａ”Ｙ、Ｚ平面の
せん動剛性に関する材料定数を求める場合、第７図（Ｃ
１に示される如くＸ軸方向へのせん断力Ｑは８．７　ｋ
ｇであり、せん断変形角ＴＩ’２はＹ軸方向ヘノヒずみ
（７，４１Ｘｌ０−’ｍ）をＺ軸の幅（１３Ｍ）で除算
して５．７　Ｘ　１０−’ｒａｄとなる。この場合の横
弾性係数Ｇ７□１は下記（３２）式にて求めｉれる。

ＧＹ２．　　＝□　・・・（３２） γｖｚ ８．７１５．７３ｘ６．６ ５．７　Ｘｌ０−５ ＝　４．０　Ｘ　１０″ｋｇ／ｃｍ’ 下記第１表に前述の如き演算によって求めらネた材料定
数を纏める。

（以下余白） ｂ　　　　　　　　第１表 し このように、前述の如きハニカムコアの材料定数の算出
方法では、ハニカムコア１を３軸直交異方性中実体と見
做し、ハニカムパネルに付与される荷重と変位量との関
係に基づいてハニカムコア１に関する種々の材料定数を
求める簡易演算式を予め定めておき、荷重と変位量との
関係を有限要素法解析にて求め、求められた荷重と変位
量との関係に基づいてハニカムパネルを板と見做した場
　　　合のハニカムパネルの剛性を所定の演算によって
求め、一方、当該ハニカムパネルの剛性を実測する。こ
の実測結果と前記演算の結果とを比較し、この比較結果
に基づいて前記有限要素法解析の妥当性を検証する。そ
して、前記有限要素法解析が妥当なものである場合は、
前記有限要素法解析の解析結果に基づき前記簡易演算式
を用いてハニカムコア１の材料定数が求められる。

前述の如（求められた材料定数は、アルミニウムハニカ
ムパネルを用いたハニカム構造体の有限要素法解析にお
けるハニカムコア１の材料定数として用いられる。

次に、前述の如き簡易演算式によって求められた材料定
数を用い、アルミニウムハニカムパネルを用いた構造物
について実際に有限要素法解析を行った場合の解析結果
について説明する。

第８図は有限要素法解析の対象となるハニカム構造物の
構成を示す模式的断面図である。

第８図において、１１．１１は幅狭のアルミニウム合金
ハニカムパネル、１２．１２は幅広のアルミニウム合金
ハニカムパネルである。前記アルミニウム合金ハニカム
パネル１１．１１．１２．１２を接合材１３．１３・・
・にて接合することにより、断面矩形の箱桁状のハニカ
ム構造物が構成される。この場合、アルミニウム合金ハ
ニカムパネル１１．１１は夫々の面が対向するように平
行に配され、アルミニウム合金ハニカムパネル１２．１
２も夫々の面が対向するように平行に配される態様とな
っている。この構造物の寸法は１１００龍×５３０龍Ｘ
　２００鶏であり、アルミニウム合金ハニカムパネル１
１，１１，１２．１２の厚さは夫々１５龍である。

第９図はその解析モデルの構成を示す斜視図である。解
析モデルは部材長さを１１００ｍとし、図中の３次元座
標軸のＸ＝Ｏを自由端、Ｘ＝１１００を完全固定とした
。アルミニウム合金ハニカムパネル１１．１２は面板２
，２を２鶴の等方性中実体としてアルミニウムの材料定
数を与え、ハニカムコア１については１３鶴の直交異方
性中実体として前述の如き簡易演算式により求めた材料
定数を与えた。

なお、解析モデルのＹ、Ｚ平面側の対向する側面１４．
１４は夫々厚さ１２０の等方性ソリッドとした。

負荷状況は、片持ち梁の自由端にＸ軸回りの捩じり、強
軸曲げとしてＺ軸方向荷重、弱軸曲げとしてＹ軸方向荷
重とした。第２表に有限要素法解析による変形量と実験
による変形量とを比較して纏める。

第２表 第２表から明らかな如く、変形量は自由端断面の中心位
置であるが、解析結果と実験結果とは略一致している。

〔効果〕

本発明に係るハニカムコアの材料定数算出方法では、３
軸直交異方性中実体と見做したコアについての材料定数
を簡易演算式によって求めるようになっているので、簡
単な演算によって前記ハニカムパネルのコアの材料定数
を求めることができるようになり、また、ハニカムパネ
ルのコアを３軸直交異方性中実体と見做してハニカムパ
ネルをこのコアと２枚の面板の複合体と仮定しているの
で、ハニカムパネルの実際の構成に略即したモデル化が
行われるようになっているため、演算によって求められ
た材料定数の算出精度が向上し、また、前記簡易演算式
による材料定数の算出は、有限要素法解析によって求め
られた荷重と変位量との関係に基づいて行われるが、こ
の有限要素法解析の妥当を検証し、これが妥当である場
合にのみ材料定数の算出が行われるので、さらに材料定
数の算出精度が向上する等、本発明は優れた効果を奏す
る。

４、図面の簡単な説明　　　。

第１図は本発明に係るハニカムコアの材料定数の算出方
法の算出対象となるアルミニウムハニカムパネルの構成
を示す一部破断斜視図、第２図はその製造手順を示す模
式図、第３図はハニカムパネルを等方性シェルにモデル
化した場合の解析モデルを示す斜視図、第４図は有限要
素法解析の解析条件を纏めた解析条件表と各解析条件に
対応する剛性及びその実験値を比較させて纏めた比較表
とを示す図、第５図はアルミニウムハニカムパネルの引
張り剛性を求める場合の算出条件を示す説明図、第６図
はアルミニウムハニカムパネルのポアソン比を求める場
合の算出条件を示す説明図、第７図はアルミニウムハニ
カムパネルのせん新開性を求める場合の算出条件を示す
説明図、第８図は有限要素法解析の対象となるハニカム
構造物の構成を示す模式的断面図、第９図はその解析モ
デルの構成を示す斜視図である。

１・・・ハニカムコア　　２・・・面板時　許　出願人
　住友軽金属工業株式会社代理人　弁理士　河　　野　
　　登　　夫第　　　１　　　図 第　　　３　　　図 ２図 □ Ｌｘ＝６６ｍｍ 第　　　６　　　図 一一一一争Ｑ＝０，８８ｘ９ｘ４＝３１．７ｋｇγ 第　　　７　　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２枚の面板の間にハニカム構造のコアを挟み、これ
   らを固着してなるハニカムパネルのコアの材料定数を算
   出する方法において、 前記コアを３軸直交異方性中実体と見做し、前記ハニカ
   ムパネルに付与される荷重と該荷重に対するハニカムパ
   ネルの変位量との関係に基づいてコアに関する種々の材
   料定数を求める簡易演算式を予め定めておき、前記荷重
   と変位量との関係を有限要素法解析にて求め、求められ
   た荷重と変位量との関係に基づいてハニカムパネルを板
   と見做した場合のハニカムパネルの剛性を所定の演算に
   よって求め、一方、当該ハニカムパネルの剛性を実測し
   、この実測結果と前記演算の結果とを比較し、この比較
   結果に基づいて前記有限要素法解析の妥当性を検証し、
   前記有限要素法解析が妥当なものである場合は、前記有
   限要素法解析の解析結果に基づき前記簡易演算式を用い
   てコアの材料定数を求めることを特徴とするハニカムコ
   アの材料定数算出方法。