一般化せh断変形理論による傾斜機能はりの曲げ変形解析

摘要

傾斜機能材料（FGMs: Functionally Graded Materials）や積層材料といった機能性材料は，単一材料では得られない機能を発現できることから，航空宇宙分野をはじめ幅広い分野において応用がなされている．特にFGMs の基本概念が発案されて以来，材料特性に不均質性を有する機能性はり·平板の力学的挙動の解明が継続的に行われてきている．はりや平板の厚さ方向に材料特性が空間分布する場合，曲げ変形時に面外せh断ひずみが単純な放物線型の分布を示さないため，機能性はり·平板の変形挙動を簡便な理論により精度良く表現することは工学上重要な課題である．そこで，機能性材料の曲げ変形挙動を高精度で近似できる一般化せh断変形理論を提案した．一般化せh断変形理論は1 次および3 次せh断変形理論と同様の数学的手法で取り扱うことが可能であり，FGMs だけでなく材料特性に不連続性のある積層平板に対しても適用可能である．また，本理論の妥当性を評価するために，FGMs を想定して面外荷重を受ける単純支持はりの曲げ変形解析を行い，2 次元弾性論による解との比較を行った．