目次
2011
- 実験写真
- 実習は終了。
- レポートは、pdf形式で1/26までに後藤にメールで提出。
- 毎週水曜日9:00から2階基礎研
- 1/11は休み
- 12/14は8:50から実験ができるように
- 12/21は休み
- 12/21まで：破壊した試験体の壁の長さの合計をここに記入する
- 年明けの開始は、メールで連絡
- 12/7以前の実験と12/14の実験で剛性が全くケタ違いになった原因の究明（試験体だけでなく、実験装置も含めて）
- 年内の結果をもとに、格子桁より剛性が高く、ハニカムなみのじん性のある構造を考える。
実験予定等
11/30
実験結果
1/18
- 製作者：N
- ハニカム
- 木工ボンド：通常（けっこうしっかり）
- 載荷板：鋼板
- g111116
12/14
- 製作者：K
- 格子モデル
- 木工ボンド：通常
- 載荷板：鋼板
- g111116
- 製作者：K
- 互い違い格子モデル
- 木工ボンド：通常
- 載荷板：鋼板
- g111116
- 製作者：K
- ハニカムモデル
- 木工ボンド：速効
- 載荷板：鋼板
- g111116
12/7
- 製作者：A
- 互い違い格子桁モデル
- 木工ボンド：通常
- 載荷板：鋼板
- g111116
- 製作者：A
- 格子桁モデル
- 木工ボンド：通常
- 載荷板：鋼板
- g111116
11/30
- 製作者：A
- ハニカムモデル
- 木工ボンド：通常
- 載荷板を鋼板に変更
- g111116
11/16
- 製作者：E
- 互い違いモデル
- 上下板がスパンぶんしかない
- 木工ボンド：通常（2日前、内部は乾いていなかった）
- g111116
課題等
11/30まで
- ハニカムの曲げ剛性について調べている文献を見つける
- 特に格子板などとの長短を比較しているものがあるとよい
- 結果はhtmlなら、直接ここにURLをはりつけてよい
- pdfなら、そのpdfにリンクを張っているhtmlファイルか、それが見つからなければ、
先頭のhttpのhをぬかしてhtp://にするとか。
- htp://www.quakewrap.com/frp%20papers/Modeling-And-Characterization-Of-Honeycomb-FRP-Sandwich-Beams-In-Torsion.pdf#search='honeycomb frp deck bridge'
- htp://ci.nii.ac.jp/els/110007503865.pdf?id=ART0009334009&type=pdf&lang=jp&host=cinii&order_no=&ppv_type=0&lang_sw=&no=1322535252&cp=
- htp://www.hexcel.com/Resources/DataSheets?/Brochure-Data-Sheets/Honeycomb_Sandwich_Design_Technology.pdf#search='honeycomb bending rigidity'
- ttp://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=honeycomb+bending+rigidity+hexcel.com&source=web&cd=1&ved=0CCEQFjAA&url=http%3A%2F%2Fwww.hexcel.com%2FResources%2FDataSheets%2FBrochure-Data-Sheets%2FHoneycomb_Sandwich_Design_Technology.pdf&ei=JXTVTs6-AsjMmAWqltxR&usg=AFQjCNHlU1G5AW4H4iy-nVs694swwYnM9Q
11/9変更点
- 木工ボンド速乾でないやつにする
- 壁の頂部すべてになるべく均等に塗って、板をくっつけて逆さにして
ボンドが垂れてきたときにすみ肉溶接になるような感じにする
- 横幅は貼り代を両脇に0.3cmずつふやして、全体で10.4+0.3*2=11cmとする
- 格子桁も10.4cmの位置に桁が来るように並べる
11/16まで(11/9に進捗チェック）
- ハニカム、格子桁、ずれた格子にそれぞれ紙2枚を木工ボンドで貼って、パネルにする。
- 1パターンは、横1.73cm*縦4.5cm
- 1スパンぶんは、横4パターン10.4cm*縦(ハニカムなら7パターン)31.5cm
- 橋長はスパン＋両端に4.5cm(ハニカム1パターンぶん）
- 以下をチェックして、試験体を設計
- ハニカムの最小パターンは、1辺を$a$とすると、縦$3a$, 横$\sqrt{3}a$
- 1パターンの壁の長さは$6a$(横につながるぶんを考慮）
- これを$n$パターンだけ縦に並べると、壁の長さは$6an$
- $3a\times\sqrt{3}a$の格子パターンを縦に$n$個並べると
- 横の壁の長さは、$6an-3an=3an$
- 横の壁の枚数mは、$m=\frac{3an}{\sqrt{3}a}=\frac{3}{\sqrt{3}}n$
- $\frac{m}{n}=\sqrt{3}\simeq\frac{12}{7}$
- 縦に7パターンなら、格子の横桁は、12個
- 0.1cmの精度だと、ハニカムの壁総長は252cm, 格子の壁の総長は250.8cm
11/2まで
- ハニカム、格子桁にそれぞれ紙2枚を木工ボンドで貼って、パネルにする。
- 以下をチェックして、試験体を設計(以下は間違い)
- ハニカムの最小パターンは、1辺を$a$とすると、縦$3a$, 横$\sqrt{3}a$
- 1パターンの壁の長さは$7a$
- これを$n$パターンだけ縦に並べると、壁の長さは$7an$
- $3a\times\sqrt{3}a$の格子パターンを縦に$n$個並べると
- 横の壁の長さは、$7an-3an=4an$
- 横の壁の枚数mは、$m=\frac{4an}{\sqrt{3}a}=\frac{4}{\sqrt{3}}n$
- $\frac{m}{n}=\frac{4}{\sqrt{3}}\simeq\frac{23}{10}$
- 縦に10パターンなら、格子の横桁は、23個
10/26まで
ケント紙の二十壁構造で、ハニカム構造、それを引張切った互い違い格子桁、
普通の格子桁の三種を試作してみる。
おおきさは、桁高が15-20mm, 桁幅が100-150mm, 桁長が400-600mm程度。
ハニカムや互い違い格子は、剛性の高い方を桁長方向にする。
出席状況
| 日付 | 出席者(場所) | 作業内容 |
| 10/05 | A/E/K/N/S(218) | 打ち合わせ |
| 10/12 | A/E/K/N/S(218) | 文献調査、作業計画 |
| 10/19 | A/E/N/S(218) | 製作方法の検討 |
| 10/25 | A/E/K/N/S(218) | 製作方法の検討 |
| 11/2 | A/E/K/N/S(218) | 製作モデルの検討 |
| 11/2 | A/E/K/N/S(218) | 製作方法の検討 |
| 11/9 | A/E/K/N/S(218) | 予備試験 |
| 11/30 | A/E/K/N/S(218) | 実験 |
| 12/7 | A/E/K/N(218) | 実験 |
| 12/14 | A/E/K/N/S(218) | 実験 |
メモ
キーワード
"honeycomb frp deck bridge"
2010年度創造実習の作業用ページ
レポート
- 2/1(火）まで後藤にpdfをメールで提出。
- 写真はここからダウンロードできるようにする
- グラフは荷重を縦軸に
- 情報処理センターのワードはpdf化できたはず？
実験
半円筒割り箸セロテープ支持(10/22)
課題
年内に、アクリル床版+グルーガン仕様で、半円筒と半ダイヤカット円筒の
試験体を作成し、載荷試験を行う。
年明けに、ダイヤカットのパターン数を5*10とかに変更したモデルを作成して
載荷試験を行う。
10/20まで
- 200*400mm(4*8パタン)のダイヤカット半円筒の試作
10/13まで
- 裏紙を使って、ダイヤカットの折り方を覚える
- このページとかを眺めて、昨年の先輩がどういうことをしていたかとかを見ておく
- 学生実験のときに入った保険がまだ有効かどうか確認しておく
218室の使いかたなど
- 鍵が開いてる時は4年生・院生に一声かけて使っていい
- 鍵がしまっているときは後藤まで取りにくる
- 帰るときに4年生・院生がいたら「帰ります」と一声かける(帰るので鍵はしめていいという意味)
- 4年生・院生がいなくなりそうな時は、なるべくその前に帰れるように調整
- 帰るときに4年生・院生がいない場合は後藤まで言いにくる
- 作業時間は原則として8:50-17:00までの間
出席状況
| 日付 | 出席者(場所) | 作業内容 |
| 10/06 | U/K/N/Y(218) | 打ち合わせ |
| 10/13 | U/K/N/Y(218) | 半円筒の作成計画 |
2009年度創造実習の作業用ページ
結果
レポートの書き方
- 今回の模型製作、実験についての各自の考察をこのページ上にまとめる。
- 学内公開の際は、学籍番号と氏名を入れるが、このページ上では、名前の頭文字等でよい。
- グラフは、ここに貼り付けてあるものを利用していいが、
- 縦軸と横軸が何で単位が何であるかを文章中で補足すること(グラフに書いてあればよい)。
- 実験の写真
から写真をここに張り付けたいときは、写真の画像ファイルのアドレス(URL)をここに
張り付ければよい。
- Firefoxとかのブラウザーでは、画像の上で右クリックして「画像のURLをコピー」みたいにしてアドレスをコピーして貼り付ければよい。
- (本当の)〆切は不明だが、ここの〆切は一応、1/29(金)まで。
Iの考察
今回の創造工房では、ダイヤカットの構造物の利用というテーマで実験を行った。そのために、ダイヤカットの柱の曲げ強度試験を行った。その結果、強度は、円柱の二分の一から四分の一となってしまった。このような結果となってしまった理由として断面二次モーメントの低下が考えられる。また、また、実験中にも飛び移り座屈により急激に断面が低下して結果として断面二次モーメントの低下が起こった。これにより、載荷点における応力が増加し円柱より強度が低下したと考えられる。また、ダイアカットの構造物を現場で作るには施工が難しいという問題もある。しかし、円柱に比べてメリットがあることも分かった。それは、円柱は、壊れる際に急激に破壊したが、ダイアカットにする事によってゆっくりとこわれていった。これは円柱より延性が高いということなので構造物として利用するには危険性が少なくなるのでとてもよい特性だと考えられる。
Kの考察
実験前の予想では、ダイヤカット構造のほうが耐久力に優れていると思ったが、実験をした結果、円筒のほうが曲げ強度が優れているということが分かった。氷結に代表される缶チューハイに用いられているダイヤカット構造であるが、内部からの圧力には強い半面、外部からの曲げにはさほど耐久力がないことが、実験結果からも分かった。これは、ダイヤカット構造の他におりの部分に曲げモーメントが集中した結果と考える。私の知識不足・調査が足りないだけかもしれないが、実際の建築物にダイヤカット構造が使用されないのは、このあたりに原因があるのだと私は考える。しかし、授業の最後で後藤先生がおっしゃっていた「災害時の際の橋梁への利用」も、補強材の使用・材質の選考・使用部位の考慮をすれば十分可能と思われる。（橋梁本体でなく、それを覆う屋根としての使用など）
Tの考察
<ダイヤカット型円筒を橋などに利用できるか>
- 模型製作について
- より精度の高い実験結果を得るための工夫
- ケント紙に折り目をつける際は、ノミを使用
- のりしろは実験に影響が出ないように２〜３�程度にとる
- 小さいと接着時に円筒に手が入らないので、出来るだけ大きくとって作製する
- 接着部は斜めに
など。。。
結果はダイヤカット型円筒よりも普通の円筒の方が曲げに対する強度が高かった。
ダイヤカット型円筒は荷重を載せていくと、だんだんと変形していき最後には、潰れるように破壊した。
円筒は破壊するまでは変形は小さかったが、荷重に耐えられなくなると急激に破壊した。
曲げに対してはダイヤカット型円筒よりも円筒の方が、強度があったがダイヤカット型円筒には延性があることが実験結果より得られた。
実験を行う前はダイヤカットの方が円筒よりも強度があると予測していた。
なぜならダイヤカットは缶コーヒーや缶チューハイに使われており、わざわざそのように加工するのだから、強度が高くなるとかメリットがあるだろうと思ったからだ。
しかし実験結果は違った。では、ダイヤカットのメリットとは何だろう。調べてみると、ダイヤカットはもともと宇宙研究で考案され、強度を保ちながら、材料を出来るだけ軽量化するためのもので、曲げに対する耐力ではなく、内圧に対する耐力に優れているものであった。
曲げに対する強度は、円筒より劣っているダイヤカット型円筒だが、軽量化が可能、延性があることなどから、内部に補強材を入れるなどして強度を持たせ、災害時、可動式の橋梁としてなどの利用方法があるのではないかと思う。
Hの考察
今回、「ダイヤカットの構造物を橋などに利用できないか」というテーマで実験を行った。しかし、結論から言って「非現実的」と考えられる。その根拠としては、今回の「ケント紙を用いた模擬荷重試験」の実験結果が示している。一回目（6×12、等間隔）の結果、二回目（6×12、間隔にバラつきを持たせたもの）の結果の二つと円柱の結果を比べると、円柱の方が2〜4倍近い荷重に耐えられるという結果となった。よって、ダイヤカットにしない方が鉛直方向に対する強度に優れていることが分かる。もちろん今回は六角形のものしか荷重試験を行っていないので、「ダイヤカットにする」＝「必ず鉛直方向の強度の低下」とはいえない。しかし、六角形のダイヤカットにすることで強度が円柱に比べて各段に落ちている。このことからダイヤカットの形を変えてもそこまで強度があがるとは考えられない。結果「ダイヤカットの構造物は橋などの構造物には不向き」と言える。原因として、第一に断面二次の低下があると考えられる。ダイヤカットの断面積の方が円柱の断面積よりも小さくなること、飛び移り座屈により急激な断面積の低下などが考えられる。第二にダイヤカットにすることによって折り目がつき、壊れやすくなることも考えられる。ダイヤカットにすることで施工が難しい点、強度が下がる点を考慮すると構造物としての利用価値は格段に落ちると考える。強いてメリットを挙げるなら第一に円柱は一気に破壊されたが、ダイヤカットは初めの局部座屈から破壊までのスパンが少しあった点。第二に設計での景観のバリエーションが増える点の二つが考えられる。延性の特性を生かして内部、外部を補強することも考えられるが、やはり、強度を格段に下げてまでダイヤカット構造物を利用するメリットが小さ過ぎると考える。ならば、円柱構造物に延性を持たせる工夫を考えたほうが利口ではないかと考える。（現実可能かは分からないが）
Uの考察
今回、ダイヤカットの構造物への利用というテーマで、ダイヤカット柱と円柱の曲げ強度試験を行い曲げに対する強度について比較した。実験結果のグラフより、ダイヤカット柱は2回とも円柱よりも低い値となった。今回の実験では、製作者の作業精度により実験値に最大５割弱の誤差が生じたが、ダイヤカット柱の曲げ強度は円柱の1/2.5から1/4程度となったので曲げに対して円柱より劣るであろうことが分かる。この理由としてダイヤカットの折り目によって荷重が上手く分散・伝達されずに部分的に集中してしまうため、局部座屈が生じ低強度となったのではないかと考えられる。しかし、円柱は座屈が生じてから破壊に至るまでの状態の変化が急激であったのに対して、ダイヤカット柱は局部座屈が生じてから破壊に至るまで延性があることがグラフからも読みとれる。この特性を利用し、ダイヤカット柱の内側から対傾構のようなもので補強したり、任意の場所から局部座屈を生じさせるような構造にすれば、延性を利用して十分構造物として利用可能ではないかと思う。
案1
新しいタイプの屋根付き橋を
ダイヤカット型円筒とかで作ってみたらどうなるだろうかの予備試験。
- 細長いダイヤカット円筒(折り目の違う数タイプ)と比較用の普通の円筒をケント紙で作る
- これらの円筒を横にして梁にしたときの中立面部分に軸方向等間隔に6箇所に2穴ずつ穴を貫通させる
- その6箇所の穴に割箸(丸い断面の)を6本通す
- 両端の割箸2本を支点とする
- 残りの4本の割箸にとなりあう2本ずつにレジ袋を1つずつ2つかける
- 2つのレジ袋に同量ずつ重りを入れて載荷する
218室の使いかたなど
- 鍵が開いてる時は4年生に一声かけて使っていい
- 鍵がしまっているときは後藤まで取りにくる
- 帰るときに4年生がいたら一声かける(帰るので鍵はしめていいという意味)
- 帰るときに4年生がいない場合は後藤まで言いにくる
- 作業時間は原則として8:50-17:00までの間
メモ、ノウハウ、こつ、その他
反転らせん折り
宿題など
09/11/17まで
- ケント紙に6*12のパターンを描いて、穴を空けるところに印をつける。
- 学生実験の保険期間の確認
- 保険期間が有効なら、カッターで穴を空けて円筒を製作。
09/11/11まで
- Kさんはケント紙で正方形パターンを試作(手の入らないところは棒を入れて貼り付け)
- 他の人は6*13や7*12のパターンをA3コピー用紙で試作
09/11/4まで
- Uさん以外の人は、Uさんの試作体(その1, その2)と同じように6*12パターンをA3コピー用紙で製作
- Uさんは、6*13や7*12の長方形パターンをA3コピー用紙で試作(ノリシロも考慮)
09/10/28まで
前回の課題はうまくできなかったようなので、まずは
A3のコピー用紙の短辺を1辺とする正方形の半分の長方形を
細長く丸めた6角、8角のダイヤカットを作ってみる。
のりしろは、長方形の対角線方向にダイヤカットの斜め線に沿って
切り込んでいく。長方形の対角線とダイヤカットの斜め線は一致しないので、
「2個斜めに進んで1個横に戻る」みたいなギザギザになる。
09/10/21まで
- A3のコピー用紙でダイヤカット円筒をいろいろつくってみる
- 円周:軸方向長さは、1:6, 1:5, 1:4, 1:7など
- 周方向パターン数は、6, 7, 8, 9, 10
- 軸方向パターン数は、その整数倍の正方形パターンまたは1つ2つ多い、少ない
- ノリシロを斜めにすると、どれくらい紙が必要か
- 定規、コンパス等を使って等間隔の線を引くノウハウ
- 上記と同じくらいのサイズで反転らせん折り円筒をつくってみる
出席
| 日付 | 場所 | 出席者 | 内容 |
| 10/14 | 218 | I/K/T/H/U | ガイダンス |
| 10/21 | 218 | I/T/H/U | 進捗確認、課題 |
| 10/28 | 218 | I/K/T/H/U | 進捗確認、課題 |
| 11/4 | 218 | I/K/T/H | 進捗確認、課題 |
| 11/11 | 218 | I/K/T/H/U | 進捗確認、課題 |
| 11/25 | 218 | I/K/T/H/U | 実験 |
| 12/9 | 218 | I/K/T/H/U | 実験 |
| 12/16 | 218 | I/K/T/H/U | レポートの説明 |
以下は2008年度の残骸など
お知らせ
2008年の授業は12/17が最後。
2009年は1/14から。折り畳み円筒の引っ張り試験。
出席状況
| 日付 | 出席者(場所) | 作業内容 |
| 10/01 | H/E/S/Y(218) | 打ち合わせ |
| 10/15 | H/E/S/Y(218) | 打ち合わせ |
| 10/22 | H/E/S/Y(218) | 打ち合わせ |
| 10/29 | H/E/S/Y(218) | 打ち合わせ |
| 11/5 | H/E/S(218) | 打ち合わせ |
| 11/12 | E/Y(218) | 打ち合わせ |
| 11/19 | H/E/S/Y(218) | 実験 |
| 11/26 | H/E/S/Y(218) | 実験 |
| 12/3 | H/E/Y(218) | 実験 |
| 12/10 | H/E/S/Y(218) | 実験 |
| 12/17 | E/S/Y(218) | 装置製作 |
| 1/14 | H/E/S/Y(218) | 実験 |
実験予定
買い物リスト
- ケント紙(生協のなるべく大きいもの)
- ノミ数種(刃先をヤスリで殺す)
生協のケント紙
| B3 | B2008 | KN-528 |
| A3 | A1504 | KN-514 |
| A4 | A1508 | KN-518 |
文献
参考資料
過去の創造工房実習
後藤担当ぶん(2008)
後藤担当ぶん(2007)
学科内公開ページ
後藤担当ぶん(2005)
薄木先生担当ぶん(2005)
薄木先生担当ぶん(2006)
