計算力学D

[S02D-04] Optimal Design of Periodic CFRP Structures as Concrete Reinforcement

*Masayoshi MATSUI¹, Hiroki KAMADA², Hiroya HOSHIBA¹, Junji KATO¹ (1. Nagoya University, 2. Tohoku University)

Keywords:Topology Optimization, Homogenization Method, Numerical Material Testing

近年，構造物の軽量化・高寿命化を期待して，非鉄筋コンクリートの利用が広まっている．一方，建設3Dプリント技術の発展により，コンクリートや金属，FRPといった材料で，複雑な形状を造形可能になりつつある．そこで本研究では，次世代の構造材料として，コンクリートの補強材に最適な形状に積層造形したCFRPを使用することを考える．これが実現すれば，非鉄筋コンクリートの利点に加え，自動造形による省人化，さらに最適設計による力学的性能の向上が期待できる．周期的なミクロ構造における補強材形状の最適化は，マルチスケールトポロジー最適化手法によって可能となる．しかし，複数のミクロ構造を想定した場合，異なるミクロ構造の境界面が不連続になるという問題が生じる．そこで本研究では，力学的に連続な境界面を持つミクロ構造を求める新しい最適設計法を提案する．