４．結言 1） S. Honda, T. Igarashi and Y. Narita, Multi-Objective Optimization of Curvilinear Fiber Shapes for Laminated Composite Plates by Using NSGA-II, Composites Part B: Engineering, Vol. 45, 2013, pp. 1071-1078. 2） K. Katagiri, S. Honda, et. al., Resin molding by using electro-activated deposition for efficient manufacturing of carbon fiber reinforced plastic, Composite Structures, Vol 182, 2017, pp. 666-673. 3） D. Murakami and S. Honda, A Study on Fabrication of Thermoplastic Composite by Tailored Fiber Placement Machine and its Vibration Characteristics, The 5th Japan-Korea Joint Symposium on Dynamics & Control, Aichi University, Toyohashi, 2017. 7. 29. USB, J15. 参考文献 前節と同様の条件で4点曲げ試験シミュレーションを行い，反力(N)と最大変位(mm)の比を剛性係数(N/mm)と定義し，それぞれのモデルの剛性計数値を表1に示す．最適化によって得られた形状が最も高い剛性係数を示すことがわかり，トポロジー最適化の有用性が確認できた． 表１ 剛性係数の比較 本研究ではファイバー縫付機および加熱プレス成形により熱可塑性樹脂を母材とする炭素繊維強化複合材料を成形し，熱可塑性複合材料の積層板の円筒深絞り加工を行った．成形品の圧縮試験を行い，結果を比較した．サーボプレスを用いた深絞り加工では，作製した熱可塑性複合材の積層板に対し加熱工程は恒温器，プレス工程はサーボプレス機と工程を2つに分けたスタンピング成形を行った．加工した積層板は次の3種類とした．(a) 平織CF１層からなるもの，(b)放射状のプリフォーム2枚で平織CFを挟んだもの，(c)螺旋状のプリフォーム2枚で平織CFを挟んだもの．サーボプレスを用いて加工した円筒状の供試体に圧縮試験を行い，得られた結果を比較すると高い順に(c)フープ，(b)ストレート，(a)平織材のみとなり，補強の効果 を確認できた．このことから繊維強化複合材料の円筒深絞り加工品において，ファイバー縫付機による最適な繊維配置により力学的特性が向上することが確認できた． 続いて，作成したチャンネル型供試体で4点曲げ試験を行い，それを模擬した数値解析結果と比較し妥当性を確認した．また，1 mm変位の反力値を剛性係数として，実験と数値解析を比較した結果，それぞれ近い値を示した．4点曲げ試験を行ったモデルに体積を20 %に制限したトポロジー最適化を行い，境界条件に対し最適な形状を求めた．最適形状をモデルの背面に積層し，再度4点曲げ試験を行い強化した結果，58.8 %剛性係数が大きくなった．トポロジー最適化の効果測定のため比較用のモデル（a），（b），（c）と剛性係数を比較したところ，最適化を行った方が大きい剛性係数を示した．また，（a），（b），（c）の結果の比較から曲面部と主応力の大きい部分を補強することで剛性係数が大きくなる傾向を確認できた． 20 %であり，トポロジー最適化により得られた形状とほぼ同様である．また，全モデル共通して強化部のないエリアの厚さを1.7 mm，強化層を追加するエリアの厚さを2.5 mmに設定し，強化部分の配向角度はY方向に並行である． Optimum Model Stiffness Coefficient [N/mm] 347.4 (a) (b) 273.9 314.2 (c) 322.8 − 359 −
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