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J-GLOBAL ID：202102237697995508   整理番号：21A0577847

クモWeb構造の大振幅振動【JST・京大機械翻訳】

Large-Amplitude Vibrations of Spider Web Structures

著者 (3件)： Kaewunruen Sakdirat (Department of Civil Engineering, School of Engineering, University of Birmingham, Birmingham B15 2TT, UK) ,  Ngamkhanong Chayut (Department of Civil Engineering, School of Engineering, University of Birmingham, Birmingham B15 2TT, UK) ,  Yang Tianyu (Arch-Age Design, Jiulongpo District, Chongqing 400039, China)
資料名： Applied Sciences (Web)  (Applied Sciences (Web))
巻： 10  号： 17  ページ： 6032  発行年： 2020年 
JST資料番号： U7135A  ISSN： 2076-3417  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： スイス (CHE)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 天然材料としてのクモ絹は,その特性において例外的な性能を示した。クモ絹の優れた特性とクモ構造の幾何学の組合せは,クモウェブを非常に弾力性にする。クモのウェブ構造は,不適当なねじれ,曲げおよびせん断剛性を有するケーブルのような構造とみなすことができる。幾何学的非線形性を考慮した場合とない場合の固有振動数と対応するモード形状について強調した研究を示した。本研究は,クモのウェブ構造の大振幅自由振動挙動の最初の発見である。クモウェブ構造の大変形有限要素3Dモデルを開発し,検証した。エネルギー法を用いて,クモウェブ構造の変分モデルを,軸変形による歪エネルギー,クモウェブ移動による運動エネルギー,および単位未延伸長さ当りの自己重量に起因する仮想仕事から成る有限要素モデルをさらに拡張するために確立した。本研究の強調は,異なる構造パターンと材料特性を考慮したクモのウェブ構造の線形および幾何学的非線形挙動に置いた。大振幅自由振動挙動を決定するために,一連のプレテンション荷重をAbaqusの第一ステップに適用し,自由振動に対する前駆体を可能にする非線形歪-変位関係を開始した。構造パターン(半径方向および捕獲糸の数),弾性率,密度および慣性モーメントから生じるパラメータ研究を強調した。洞察は,エンジニアと科学者がクモのウェブの概念,それらの幾何学的特性,および任意の構造膜の設計のための損傷パターンに適応するのを助け,動的共振と非線形現象からのいかなる破壊も防止する。Copyright 2021 The Author(s) All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： 慣性モーメント ,  幾何学 ,  共振 ,  固有振動数 ,  自由振動 ,  弾性係数 ,  弾性 ,  ケーブル ,  大変形 ,  プレテンショニング ,  運動エネルギー ,  捕獲 ,  歪エネルギー ,  ねじり変形 ,  *Web【情報システム】

著者キーワード (6件)： 非線形自由振動 ,  固有振動数 ,  モード形状 ,  非線形幾何学的挙動 ,  非線形動力学 ,  クモの巣

分類 (3件)： 蛋白質・ペプチド一般  (EB03010N) ,  外分泌腺  (EJ11020N) ,  繊維物性一般  (YM02010H)

引用文献 (21件)：

• Römer, L.; Scheibel, T. The elaborate structure of spider silk: Structure and function of a natural high performance fiber. Prion 2008, 2, 154-161.
• Saravanan, D. Spider silk-structure, properties and spinning. J. Text. Appar. Technol. Manag. 2006, 5, 1-20.
• Vierra, C.; Hsia, Y.; Gnesa, E.; Tang, S.; Jeffery, F. Spider silk composites and applications. In Metal, Ceramic and Polymeric Composites for Various Uses; IntechOpen: London, UK, 2011.
• Ko, F.K.; Jovicic, J. Modeling of mechanical properties and structural design of spider web. Biomacromolecules 2004, 5, 780-785.
• Du, N.; Yang, Z.; Liu, X.Y.; Li, Y.; Xu, H.Y. Structural origin of the strain-hardening of spider silk. Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 772-778.

タイトルに関連する用語 (3件)： クモ ,  Web ,  大振幅振動