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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022191849
(43)【公開日】2022-12-28
(54)【発明の名称】衝撃緩衝材
(51)【国際特許分類】
F16F 7/12 20060101AFI20221221BHJP
F16F 15/02 20060101ALI20221221BHJP
F16F 7/00 20060101ALI20221221BHJP
G21F 5/08 20060101ALI20221221BHJP
G21F 9/36 20060101ALI20221221BHJP
【ＦＩ】
F16F7/12
F16F15/02 Z
F16F7/00 C
G21F5/08
G21F9/36 501J
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021100315
(22)【出願日】2021-06-16
(71)【出願人】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000785
【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】角 大詩
(72)【発明者】
【氏名】室屋 格
(72)【発明者】
【氏名】阿部 健一郎
(72)【発明者】
【氏名】寺田 愉考
【テーマコード（参考）】
3J048
3J066
【Ｆターム（参考）】
3J048AA06
3J048AB01
3J048AC06
3J048AD05
3J048BC09
3J048EA07
3J066AA22
3J066BA03
3J066BB01
3J066BC03
3J066BD07
3J066BF02
(57)【要約】
【課題】衝撃緩衝材の衝撃吸収性能を高める。
【解決手段】少なくとも一実施形態に係る衝撃緩衝材は、面心立方格子構造における立方格子に該当する第１立方体の８つの頂点、及び、第１立方体の６つの面のそれぞれにおける中央の点を含む１４の点にそれぞれ配置され、点を囲むように形成された複数の第１殻部と、最近接の第１殻部同士を接続する複数の第２殻部と、を含む単位構造が繰り返し現れる中空の殻構造を有する。複数の第１殻部のそれぞれは、第１殻部から第２殻部にかけて曲率が徐変する曲面で第２殻部と接続される。複数の第１殻部及び複数の第２殻部は、板厚に分布を持つ。
【選択図】図７
【解決手段】少なくとも一実施形態に係る衝撃緩衝材は、面心立方格子構造における立方格子に該当する第１立方体の８つの頂点、及び、第１立方体の６つの面のそれぞれにおける中央の点を含む１４の点にそれぞれ配置され、点を囲むように形成された複数の第１殻部と、最近接の第１殻部同士を接続する複数の第２殻部と、を含む単位構造が繰り返し現れる中空の殻構造を有する。複数の第１殻部のそれぞれは、第１殻部から第２殻部にかけて曲率が徐変する曲面で第２殻部と接続される。複数の第１殻部及び複数の第２殻部は、板厚に分布を持つ。
【選択図】図７
【特許請求の範囲】
【請求項1】
面心立方格子構造における立方格子に該当する第１立方体の８つの頂点、及び、前記第１立方体の６つの面のそれぞれにおける中央の点を含む１４の点にそれぞれ配置され、前記点を囲むように形成された複数の第１殻部と、
最近接の前記第１殻部同士を接続する複数の第２殻部と、
を含む単位構造が繰り返し現れる中空の殻構造を有し、
前記複数の第１殻部のそれぞれは、前記第１殻部から前記第２殻部にかけて曲率が徐変する曲面で前記第２殻部と接続され、
前記複数の第１殻部及び前記複数の第２殻部は、板厚に分布を持つ
衝撃緩衝材。
最近接の前記第１殻部同士を接続する複数の第２殻部と、
を含む単位構造が繰り返し現れる中空の殻構造を有し、
前記複数の第１殻部のそれぞれは、前記第１殻部から前記第２殻部にかけて曲率が徐変する曲面で前記第２殻部と接続され、
前記複数の第１殻部及び前記複数の第２殻部は、板厚に分布を持つ
衝撃緩衝材。
【請求項2】
前記面心立方格子構造における１つの前記頂点と、該頂点を含む３つの前記面のそれぞれにおける中央の点を含む４つの点を頂点とする第２立方体において、前記４つの点の１つをＡ、該第２立方体における前記４つの点以外の４つの頂点の１つをＣ、Ａ点とＣ点とを結ぶ該第２立方体の辺を含む該第２立方体の面の１つ、についての中心をＢ、該第２立方体の中心をＤとし、
Ａ点、Ｂ点、Ｃ点、及びＤ点を頂点とする三角錐に関して、
前記Ｂ点と前記Ｄ点とを結ぶ前記三角錐の辺上の点を第１点とし、
前記Ｂ点と前記Ｃ点とを結ぶ前記三角錐の辺上の点を第２点とし、
前記Ａ点と前記Ｃ点とを結ぶ前記三角錐の辺上の点を第３点とし、
前記Ａ点と前記Ｄ点とを結ぶ前記三角錐の辺上の点を第４点とし、
前記第１点、前記第２点、前記第３点、及び前記第４点を含む曲面を単位曲面としたときに、
前記殻構造は、複数の前記単位曲面に対応する複数の領域から構成されている
請求項１に記載の衝撃緩衝材。
Ａ点、Ｂ点、Ｃ点、及びＤ点を頂点とする三角錐に関して、
前記Ｂ点と前記Ｄ点とを結ぶ前記三角錐の辺上の点を第１点とし、
前記Ｂ点と前記Ｃ点とを結ぶ前記三角錐の辺上の点を第２点とし、
前記Ａ点と前記Ｃ点とを結ぶ前記三角錐の辺上の点を第３点とし、
前記Ａ点と前記Ｄ点とを結ぶ前記三角錐の辺上の点を第４点とし、
前記第１点、前記第２点、前記第３点、及び前記第４点を含む曲面を単位曲面としたときに、
前記殻構造は、複数の前記単位曲面に対応する複数の領域から構成されている
請求項１に記載の衝撃緩衝材。
【請求項3】
前記殻構造は、前記第１点と前記第４点とを結ぶ前記単位曲面の稜線における板厚が前記第２点と前記第３点とを結ぶ前記稜線における板厚よりも薄い
請求項２に記載の衝撃緩衝材。
請求項２に記載の衝撃緩衝材。
【請求項4】
前記殻構造は、前記第１点と前記第２点とを結ぶ前記単位曲面の稜線における板厚が前記第３点と前記第４点とを結ぶ前記稜線における板厚よりも薄い
請求項２に記載の衝撃緩衝材。
請求項２に記載の衝撃緩衝材。
【請求項5】
前記殻構造は、前記第１点と前記第２点とを結ぶ前記単位曲面の稜線から前記第３点と前記第４点とを結ぶ前記稜線に向かうにつれて前記板厚が漸増する
請求項４に記載の衝撃緩衝材。
請求項４に記載の衝撃緩衝材。
【請求項6】
前記殻構造は、前記第１点と前記第２点とを結ぶ前記単位曲面の稜線から前記第３点と前記第４点とを結ぶ前記稜線に向かうにつれて、初めに前記板厚が漸増し、次いで前記板厚が漸減し、その後、前記板厚が漸増する
請求項４に記載の衝撃緩衝材。
請求項４に記載の衝撃緩衝材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、衝撃緩衝材に関する。
【背景技術】
【0002】
限られた体積の中でより多くのエネルギを吸収するように構成された衝撃緩衝材のニーズがある。このような衝撃緩衝材は、一例を挙げると、例えば使用済み核燃料集合体を収容するキャスクにおいて、落下時等の衝撃を緩和するために用いられる（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１７－１１４５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
このような衝撃緩衝材では、衝撃吸収性能を高めるため、応力が略一定でひずみが増加するプラトー領域の幅が広いことが望ましい。
【0005】
本開示の少なくとも一実施形態は、上述の事情に鑑みて、衝撃緩衝材の衝撃吸収性能を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の少なくとも一実施形態に係る衝撃緩衝材は、
面心立方格子構造における立方格子に該当する第１立方体の８つの頂点、及び、前記第１立方体の６つの面のそれぞれにおける中央の点を含む１４の点にそれぞれ配置され、前記点を囲むように形成された複数の第１殻部と、
最近接の前記第１殻部同士を接続する複数の第２殻部と、
を含む単位構造が繰り返し現れる中空の殻構造を有し、
前記複数の第１殻部のそれぞれは、前記第１殻部から前記第２殻部にかけて曲率が徐変する曲面で前記第２殻部と接続され、
前記複数の第１殻部及び前記複数の第２殻部は、板厚に分布を持つ。
面心立方格子構造における立方格子に該当する第１立方体の８つの頂点、及び、前記第１立方体の６つの面のそれぞれにおける中央の点を含む１４の点にそれぞれ配置され、前記点を囲むように形成された複数の第１殻部と、
最近接の前記第１殻部同士を接続する複数の第２殻部と、
を含む単位構造が繰り返し現れる中空の殻構造を有し、
前記複数の第１殻部のそれぞれは、前記第１殻部から前記第２殻部にかけて曲率が徐変する曲面で前記第２殻部と接続され、
前記複数の第１殻部及び前記複数の第２殻部は、板厚に分布を持つ。
【発明の効果】
【0007】
本開示の少なくとも一実施形態によれば、衝撃緩衝材の衝撃吸収性能を高められる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】幾つかの実施形態に係る衝撃緩衝材を用いる構造物の一例としての輸送容器の正面図である。
【図2】衝撃緩衝材の理想的な応力ひずみ線図のグラフである。
【図3】幾つかの実施形態に係る衝撃緩衝材の殻構造を示す斜視図である。
【図4A】幾つかの実施形態に係る衝撃緩衝材の殻構造について説明するための図である。
【図4B】幾つかの実施形態に係る衝撃緩衝材の殻構造を形状を決定する単位曲面について説明するための図である。
【図5A】幾つかの実施形態に係る衝撃緩衝材の殻構造について説明するための図である。
【図6A】幾つかの実施形態に係る単位構造における単位曲面を示す図である。
【図6B】幾つかの実施形態に係る単位構造における単位曲面を示す図である。
【図7】一実施形態に係る衝撃緩衝材における殻構造の板厚分布を示すコンタ図である。
【図9A】殻構造の板厚分布が一定である衝撃緩衝材の圧縮のシミュレーション結果を示す図である。
【図9B】殻構造の板厚分布が一定である衝撃緩衝材の圧縮のシミュレーション結果を示す図である。
【図9C】殻構造の板厚分布が一定である衝撃緩衝材の圧縮のシミュレーション結果を示す図である。
【図9D】殻構造の板厚分布が一定である衝撃緩衝材の圧縮のシミュレーション結果を示す図である。
【図10B】板厚比と緻密化開始ひずみとの関係を示すグラフである。
【図11】他の実施形態に係る衝撃緩衝材における殻構造の板厚分布を示すコンタ図である。
【図13】板厚比と緻密化開始ひずみとの関係を示すグラフである。
【図14】さらに他の実施形態に係る衝撃緩衝材における殻構造の板厚分布を示すコンタ図である。
【図16A】板厚の分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【0010】
図１は、幾つかの実施形態に係る衝撃緩衝材を用いる構造物の一例としての輸送容器１２の正面図である。
幾つかの実施形態に係る輸送容器用緩衝体１０は、例えば図１に示すように、被輸送物１５を収容可能な輸送容器１２に装着される緩衝材である。
例示的な実施形態では、輸送容器１２は、有底筒状の輸送容器本体１４と、被輸送物１５を出し入れするための開閉蓋１８とで構成される。
例示的な実施形態では、輸送容器１２は、内部に被輸送物１５として使用済み核燃料などの放射性物質を収容する筒状の外形を有するキャスクである。
図示した実施形態では、輸送容器１２は円筒形の形状をしたキャスクである。
図１中、矢印ａ方向は輸送容器１２の軸方向を示し、矢印ｂ方向は輸送容器１２の半径方向を示す。
幾つかの実施形態に係る輸送容器用緩衝体１０は、例えば図１に示すように、被輸送物１５を収容可能な輸送容器１２に装着される緩衝材である。
例示的な実施形態では、輸送容器１２は、有底筒状の輸送容器本体１４と、被輸送物１５を出し入れするための開閉蓋１８とで構成される。
例示的な実施形態では、輸送容器１２は、内部に被輸送物１５として使用済み核燃料などの放射性物質を収容する筒状の外形を有するキャスクである。
図示した実施形態では、輸送容器１２は円筒形の形状をしたキャスクである。
図１中、矢印ａ方向は輸送容器１２の軸方向を示し、矢印ｂ方向は輸送容器１２の半径方向を示す。
【0011】
輸送容器用緩衝体１０は外郭を形成するケーシング１６を備え、ケーシング１６は輸送容器１２の端部が嵌入される凹部１６ａを有している。また、ケーシング１６は衝撃緩衝材２０が充填される内部空間ｓを有する。
衝撃緩衝材２０は、後述するように、単位構造が繰り返し現れる中空の殻構造を有する。
衝撃緩衝材２０は、後述するように、単位構造が繰り返し現れる中空の殻構造を有する。
【0012】
輸送容器１２の転倒時や落下時等に、緩衝体１０に衝撃又は荷重が加わると、衝撃緩衝材２０が塑性変形することで衝撃を吸収するため、輸送容器１２への衝撃を緩和できる。
【0013】
（衝撃緩衝材の特性について）
図２は、衝撃緩衝材の理想的な応力ひずみ線図のグラフである。
衝撃緩衝材は、防護対象の構造物に衝撃力を伝達させないよう、比較的低い応力で比較的大きくひずむまで潰れ続けることが望ましい。そのため、衝撃緩衝材を圧縮した場合、図２に示すような、ひずみが増えても応力が略一定となる所謂プラトー領域３１が広いことが望ましい。
図２は、衝撃緩衝材の理想的な応力ひずみ線図のグラフである。
衝撃緩衝材は、防護対象の構造物に衝撃力を伝達させないよう、比較的低い応力で比較的大きくひずむまで潰れ続けることが望ましい。そのため、衝撃緩衝材を圧縮した場合、図２に示すような、ひずみが増えても応力が略一定となる所謂プラトー領域３１が広いことが望ましい。
【0014】
（衝撃緩衝材２０の形状について）
図３は、幾つかの実施形態に係る衝撃緩衝材２０の殻構造を示す斜視図である。
図４Ａは、幾つかの実施形態に係る衝撃緩衝材２０の殻構造について説明するための図である。
図４Ｂは、幾つかの実施形態に係る衝撃緩衝材２０の殻構造の形状を決定する単位曲面について説明するための図である。
図５Ａは、幾つかの実施形態に係る衝撃緩衝材２０の殻構造について説明するための図であり、面心立方格子構造における複数の格子点について、最近接の格子点同士を円柱部材で接続したラティス構造を表している。
図５Ｂは、図５Ａのラティス構造における円柱部材を円筒部材に置き換えた図である。
図５Ｃは、図５Ｂのラティス構造における円筒部材同士を滑らかな曲線で接続した殻構造を示す図である。
図３は、幾つかの実施形態に係る衝撃緩衝材２０の殻構造を示す斜視図である。
図４Ａは、幾つかの実施形態に係る衝撃緩衝材２０の殻構造について説明するための図である。
図４Ｂは、幾つかの実施形態に係る衝撃緩衝材２０の殻構造の形状を決定する単位曲面について説明するための図である。
図５Ａは、幾つかの実施形態に係る衝撃緩衝材２０の殻構造について説明するための図であり、面心立方格子構造における複数の格子点について、最近接の格子点同士を円柱部材で接続したラティス構造を表している。
図５Ｂは、図５Ａのラティス構造における円柱部材を円筒部材に置き換えた図である。
図５Ｃは、図５Ｂのラティス構造における円筒部材同士を滑らかな曲線で接続した殻構造を示す図である。
【0015】
幾つかの実施形態に係る衝撃緩衝材２０は、図３に示すように、単位構造３が繰り返し現れる中空の殻構造１を有する。具体的には、幾つかの実施形態に係る単位構造３は、面心立方格子構造における立方格子に該当する第１立方体１１０の８つの頂点（格子点）１１１、及び、第１立方体１１０の６つの面１１３のそれぞれにおける中央の点（格子点）１１５を含む１４の点にそれぞれ配置され、この１４の点を囲むように形成された複数の第１殻部１０１と、最近接の第１殻部１０１同士を接続する複数の第２殻部１０２と、を含む。すなわち、幾つかの実施形態に係る単位構造３では、面心立方格子構造における格子点の位置に第１殻部１０１が配置されている。
幾つかの実施形態に係る単位構造３では、複数の第１殻部１０１のそれぞれは、第１殻部１０１から第２殻部１０２にかけて曲率が徐変する曲面で第２殻部１０２と接続されている。
幾つかの実施形態に係る単位構造３では、複数の第１殻部１０１のそれぞれは、第１殻部１０１から第２殻部１０２にかけて曲率が徐変する曲面で第２殻部１０２と接続されている。
【0016】
複数の第１殻部１０１と複数の第２殻部１０２とを含む単位構造３が繰り返し現れる中空の殻構造１を有する衝撃緩衝材２０は、例えば金属を積層して製品を造形する３次元積層造形（付加的製造方法：ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）によって、造形できる。
【0017】
また、幾つかの実施形態に係る衝撃緩衝材２０の殻構造１は、以下のように説明することもできる。
幾つかの実施形態に係る衝撃緩衝材２０の殻構造１は、図５Ａに示したラティス構造５１に類似した構造を有する。すなわち、図５Ａに示すように、面心立方格子構造における複数の格子点１１１、１１５（図３参照）について、最近接の格子点１１１、１１５同士を円柱部材５５で接続したラティス構造５１から出発し、図５Ｂに示すように図５Ａにおける円柱部材５５を円筒部材５６に置き代えることで、図５Ｂに示したラティス構造５２を得る。
そして、図５Ｂに示した円筒部材５６同士の交差部５７、すなわち面心立方格子構造における複数の格子点１１１、１１５に対応する位置において、円筒部材５６同士が滑らかな曲線で接続されるように円筒部材５６の筒部分の曲率を変更することで、図５Ｃに示した殻構造５３を得る。
このようにして得られた殻構造５３は、上述した殻構造１と同じ構造を有する。
幾つかの実施形態に係る衝撃緩衝材２０の殻構造１は、図５Ａに示したラティス構造５１に類似した構造を有する。すなわち、図５Ａに示すように、面心立方格子構造における複数の格子点１１１、１１５（図３参照）について、最近接の格子点１１１、１１５同士を円柱部材５５で接続したラティス構造５１から出発し、図５Ｂに示すように図５Ａにおける円柱部材５５を円筒部材５６に置き代えることで、図５Ｂに示したラティス構造５２を得る。
そして、図５Ｂに示した円筒部材５６同士の交差部５７、すなわち面心立方格子構造における複数の格子点１１１、１１５に対応する位置において、円筒部材５６同士が滑らかな曲線で接続されるように円筒部材５６の筒部分の曲率を変更することで、図５Ｃに示した殻構造５３を得る。
このようにして得られた殻構造５３は、上述した殻構造１と同じ構造を有する。
【0018】
（単位曲面Ω、Ω’について）
図６Ａ及び図６Ｂは、幾つかの実施形態に係る単位構造３における単位曲面Ω７及び単位曲面Ω’８を示す図である。
幾つかの実施形態に係る単位構造３は、上述したように面心立方格子構造に由来する構造を有しているので、以下で説明する単位曲面Ω７及び単位曲面Ω’８が繰り返し現れる。換言すると、幾つかの実施形態に係る単位構造３の形状は、単位曲面Ω７及び単位曲面Ω’８によって決定される。
図６Ａ及び図６Ｂは、幾つかの実施形態に係る単位構造３における単位曲面Ω７及び単位曲面Ω’８を示す図である。
幾つかの実施形態に係る単位構造３は、上述したように面心立方格子構造に由来する構造を有しているので、以下で説明する単位曲面Ω７及び単位曲面Ω’８が繰り返し現れる。換言すると、幾つかの実施形態に係る単位構造３の形状は、単位曲面Ω７及び単位曲面Ω’８によって決定される。
【0019】
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、面心立方格子構造における１つの頂点（格子点）１１１Ａと、該頂点１１１Ａを含む３つの面１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃのそれぞれにおける中央の点（格子点）１１５Ａ、１１５Ｂ、１１５Ｃを含む４つの点を頂点とする第２立方体１４０について考える。
上記４つの点の１つをＡ、該第２立方体１４０における上記４つの点以外の４つの頂点ａｐｘの１つをＣ、Ａ点とＣ点とを結ぶ該第２立方体１４０の辺ａｃを含む該第２立方体の面の１つ、についての中心をＢ、該第２立方体１４０の中心をＤとする。
Ａ点、Ｂ点、Ｃ点、及びＤ点を頂点とする三角錐ＴＰに関して、Ｂ点とＤ点とを結ぶ上記三角錐の辺ｂｄ上の点を第１点Ｐ１とする。Ｂ点とＣ点とを結ぶ上記三角錐ＴＰの辺ｂｃ上の点を第２点Ｐ２とする。Ａ点とＣ点とを結ぶ三角錐ＴＰの辺ａｃ（第２立方体１４０の辺ａｃ）上の点を第３点Ｐ３とする。Ａ点とＤ点とを結ぶ上記三角錐ＴＰの辺ａｄ上の点を第４点Ｐ４とする。
第１点Ｐ１、第２点Ｐ２、第３点Ｐ３、及び第４点Ｐ４を含む曲面を単位曲面Ω７としたときに、幾つかの実施形態に係る殻構造１（単位構造３）は、複数の上記単位曲面Ω７に対応する複数の領域Ｒ（図６Ａ、６Ｂ、７、１１、１４参照）から構成されているとよい。
上記４つの点の１つをＡ、該第２立方体１４０における上記４つの点以外の４つの頂点ａｐｘの１つをＣ、Ａ点とＣ点とを結ぶ該第２立方体１４０の辺ａｃを含む該第２立方体の面の１つ、についての中心をＢ、該第２立方体１４０の中心をＤとする。
Ａ点、Ｂ点、Ｃ点、及びＤ点を頂点とする三角錐ＴＰに関して、Ｂ点とＤ点とを結ぶ上記三角錐の辺ｂｄ上の点を第１点Ｐ１とする。Ｂ点とＣ点とを結ぶ上記三角錐ＴＰの辺ｂｃ上の点を第２点Ｐ２とする。Ａ点とＣ点とを結ぶ三角錐ＴＰの辺ａｃ（第２立方体１４０の辺ａｃ）上の点を第３点Ｐ３とする。Ａ点とＤ点とを結ぶ上記三角錐ＴＰの辺ａｄ上の点を第４点Ｐ４とする。
第１点Ｐ１、第２点Ｐ２、第３点Ｐ３、及び第４点Ｐ４を含む曲面を単位曲面Ω７としたときに、幾つかの実施形態に係る殻構造１（単位構造３）は、複数の上記単位曲面Ω７に対応する複数の領域Ｒ（図６Ａ、６Ｂ、７、１１、１４参照）から構成されているとよい。
【0020】
上記第２立方体１４０の１つの面につき、４つの上記三角錐ＴＰが存在することとなるので、上記第２立方体１４０の１つにつき、２４の上記三角錐ＴＰが存在することとなる。上記単位構造３は、８つの第２立方体１４０を含むので、１９２の上記三角錐ＴＰが存在することとなる。すなわち、上記単位構造３は、１９２の上記単位曲面Ω７のそれぞれに対応する領域Ｒが含まれ、上記単位構造３における殻構造１は、これら１９２の単位曲面のそれぞれに対応する１９２の領域Ｒによって形成されている。
厳密には、上記１９２の三角錐ＴＰには、互いに鏡像の関係にある２種類の三角錐ＴＰ及び三角錐ＴＰ’がそれぞれ９６ずつ含まれている。したがって、上記１９２の単位曲面には、互いに鏡像の関係にある２種類の単位曲面Ω７、及び単位曲面Ω’８がそれぞれ９６ずつ含まれている。上記単位構造３における殻構造１は、それぞれ９６ずつの２種類の単位曲面Ω７、及び単位曲面Ω’８のそれぞれに対応する９６ずつの領域Ｒによって形成されている。
これにより、上記単位構造３における殻構造１を上記単位曲面Ω７、及び単位曲面Ω’８のそれぞれに対応する領域Ｒの繰り返し構造として把握できる。
厳密には、上記１９２の三角錐ＴＰには、互いに鏡像の関係にある２種類の三角錐ＴＰ及び三角錐ＴＰ’がそれぞれ９６ずつ含まれている。したがって、上記１９２の単位曲面には、互いに鏡像の関係にある２種類の単位曲面Ω７、及び単位曲面Ω’８がそれぞれ９６ずつ含まれている。上記単位構造３における殻構造１は、それぞれ９６ずつの２種類の単位曲面Ω７、及び単位曲面Ω’８のそれぞれに対応する９６ずつの領域Ｒによって形成されている。
これにより、上記単位構造３における殻構造１を上記単位曲面Ω７、及び単位曲面Ω’８のそれぞれに対応する領域Ｒの繰り返し構造として把握できる。
【0021】
単位曲面Ω７、及び単位曲面Ω’８は、第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを結ぶ第１稜線Ｌ１２、第２点Ｐ２と第３点Ｐ３とを結ぶ第２稜線Ｌ２３、第３点Ｐ３と第４点Ｐ４とを結ぶ第３稜線Ｌ３４、及び、第４点Ｐ４と第１点Ｐ１とを結ぶ第４稜線Ｌ４１によって囲まれている。互いに隣接する単位曲面Ω７と単位曲面Ω’８とは、第１稜線Ｌ１２から第４稜線Ｌ４１の何れか一つの稜線、及び、該稜線の両端の点である、第１点Ｐ１から第４点Ｐ４の４点の内の何れか２点を共有している。
【0022】
（球殻部１２０及び接続殻部１３０について）
幾つかの実施形態に係る衝撃緩衝材２０の殻構造１では、単位構造３は、以下で説明する球殻部１２０と接続殻部１３０とを含んでいる。
幾つかの実施形態に係る衝撃緩衝材２０の殻構造１では、球殻部１２０は、殻構造１の内、複数の第２稜線Ｌ２３によって形成される閉曲線に沿って延在する殻部である。図６Ｂでは、複数の第２稜線Ｌ２３によって形成される閉曲線を太い実線、及び太い２点鎖線で表している。なお、球殻部１２０は、厳密には球形状ではないが、本明細書では、上述したような、複数の第２稜線Ｌ２３によって形成される閉曲線に沿って延在する殻部を球殻部１２０と称する。
幾つかの実施形態に係る衝撃緩衝材２０の殻構造１では、単位構造３は、以下で説明する球殻部１２０と接続殻部１３０とを含んでいる。
幾つかの実施形態に係る衝撃緩衝材２０の殻構造１では、球殻部１２０は、殻構造１の内、複数の第２稜線Ｌ２３によって形成される閉曲線に沿って延在する殻部である。図６Ｂでは、複数の第２稜線Ｌ２３によって形成される閉曲線を太い実線、及び太い２点鎖線で表している。なお、球殻部１２０は、厳密には球形状ではないが、本明細書では、上述したような、複数の第２稜線Ｌ２３によって形成される閉曲線に沿って延在する殻部を球殻部１２０と称する。
【0023】
図６Ｂにおいて太い２点鎖線で表したように、殻構造１において比較的大きな内部空間が球殻部１２０によって形成される。この内部空間を形成する球殻部１２０には、同一平面上に存在する、連続する８本の第２稜線Ｌ２３によって構成される閉曲線が３つ存在する。そして、この３つの閉曲線（閉曲線Ｃｃ１、閉曲線Ｃｃ２、及び、閉曲線Ｃｃ３）は互いに直交している。また、閉曲線Ｃｃ１、閉曲線Ｃｃ２、及び、閉曲線Ｃｃ３の内の任意の一つは、閉曲線Ｃｃ１、閉曲線Ｃｃ２、及び、閉曲線Ｃｃ３の内の他の一つと第３点Ｐ３で交差している。
なお、閉曲線Ｃｃ１、閉曲線Ｃｃ２、及び、閉曲線Ｃｃ３では、第２点Ｐ２と第３点Ｐ３とが交互に繰り返し現れるように第２稜線Ｌ２３が配置されている。
なお、閉曲線Ｃｃ１、閉曲線Ｃｃ２、及び、閉曲線Ｃｃ３では、第２点Ｐ２と第３点Ｐ３とが交互に繰り返し現れるように第２稜線Ｌ２３が配置されている。
【0024】
幾つかの実施形態に係る衝撃緩衝材２０の殻構造１では、接続殻部１３０は、隣り合う球殻部１２０同士を接続するように形成された殻部によって構成されており、少なくとも第４点Ｐ４と第１点Ｐ１とを接続する第４稜線Ｌ４１を含む殻部をその一部として含んでいる。
【0025】
（殻構造１の板厚分布について）
上述したような殻構造を有する衝撃緩衝材では、衝撃緩衝材として比較的良好な特性を有する。また、殻構造における板厚を調節することで、衝撃緩衝材におけるエネルギ吸収量を調節できる。
しかし、上述したような殻構造を有する衝撃緩衝材であっても、殻構造の板厚分布が一定であると、後述するように、衝撃緩衝材を圧縮したときに、比較的潰れ易い領域と、比較的潰れ難い領域とが存在することを発明者らは見出した。
また、発明者らは、鋭意検討した結果、複数の第１殻部１０１及び複数の第２殻部１０２の板厚に分布を持たせ、上述したような比較的潰れ難い領域の板厚を他の領域の板厚よりも薄くすることで、応力が略一定でひずみが増加する所謂プラトー領域の幅を広げることができることを見出した。
すなわち、発明者らは、鋭意検討した結果、複数の球殻部１２０及び複数の接続殻部１３０の板厚に分布を持たせ、上述したような比較的潰れ難い領域の板厚を他の領域の板厚よりも薄くすることで、応力が略一定でひずみが増加する所謂プラトー領域の幅を広げることができることを見出した。
上述したような殻構造を有する衝撃緩衝材では、衝撃緩衝材として比較的良好な特性を有する。また、殻構造における板厚を調節することで、衝撃緩衝材におけるエネルギ吸収量を調節できる。
しかし、上述したような殻構造を有する衝撃緩衝材であっても、殻構造の板厚分布が一定であると、後述するように、衝撃緩衝材を圧縮したときに、比較的潰れ易い領域と、比較的潰れ難い領域とが存在することを発明者らは見出した。
また、発明者らは、鋭意検討した結果、複数の第１殻部１０１及び複数の第２殻部１０２の板厚に分布を持たせ、上述したような比較的潰れ難い領域の板厚を他の領域の板厚よりも薄くすることで、応力が略一定でひずみが増加する所謂プラトー領域の幅を広げることができることを見出した。
すなわち、発明者らは、鋭意検討した結果、複数の球殻部１２０及び複数の接続殻部１３０の板厚に分布を持たせ、上述したような比較的潰れ難い領域の板厚を他の領域の板厚よりも薄くすることで、応力が略一定でひずみが増加する所謂プラトー領域の幅を広げることができることを見出した。
【0026】
そこで、幾つかの実施形態に係る衝撃緩衝材２０では、複数の第１殻部１０１及び複数の第２殻部１０２は、板厚に分布を持つように殻構造１を構成した。
したがって、幾つかの実施形態に係る衝撃緩衝材２０によれば、複数の第１殻部１０１及び複数の第２殻部１０２に板厚に分布を持たせることで、衝撃緩衝材２０の衝撃吸収性能を高められる。
すなわち、幾つかの実施形態に係る衝撃緩衝材２０では、複数の球殻部１２０及び複数の接続殻部１３０に板厚に分布を持たせることで、衝撃緩衝材２０の衝撃吸収性能を高められる。
以下、幾つかの実施形態に係る衝撃緩衝材２０における殻構造１の板厚分布について説明する。
したがって、幾つかの実施形態に係る衝撃緩衝材２０によれば、複数の第１殻部１０１及び複数の第２殻部１０２に板厚に分布を持たせることで、衝撃緩衝材２０の衝撃吸収性能を高められる。
すなわち、幾つかの実施形態に係る衝撃緩衝材２０では、複数の球殻部１２０及び複数の接続殻部１３０に板厚に分布を持たせることで、衝撃緩衝材２０の衝撃吸収性能を高められる。
以下、幾つかの実施形態に係る衝撃緩衝材２０における殻構造１の板厚分布について説明する。
【0027】
（図７に示す実施形態について）
図７は、一実施形態に係る衝撃緩衝材２０における殻構造１の板厚分布を示すコンタ図である。図７では、殻構造１の板厚分布を黒色の濃淡によって表しており、黒色が濃くなるほど板厚が厚くなることを示している。
図７に示す衝撃緩衝材２０では、殻構造１は、第１点Ｐ１と第４点Ｐ４とを結ぶ第４稜線Ｌ４１における板厚が第２点Ｐ２と第３点Ｐ３とを結ぶ第２稜線Ｌ２３における板厚よりも薄くなるように構成されている。
図７は、一実施形態に係る衝撃緩衝材２０における殻構造１の板厚分布を示すコンタ図である。図７では、殻構造１の板厚分布を黒色の濃淡によって表しており、黒色が濃くなるほど板厚が厚くなることを示している。
図７に示す衝撃緩衝材２０では、殻構造１は、第１点Ｐ１と第４点Ｐ４とを結ぶ第４稜線Ｌ４１における板厚が第２点Ｐ２と第３点Ｐ３とを結ぶ第２稜線Ｌ２３における板厚よりも薄くなるように構成されている。
【0028】
発明者らが鋭意検討した結果、複数の球殻部１２０及び複数の接続殻部１３０における板厚が一定であると、衝撃緩衝材を圧縮したときに、球殻部１２０は潰れ易いものの、接続殻部１３０は比較的潰れ難いことを見出した。
図９Ａから図９Ｄは、殻構造１の板厚分布が一定である衝撃緩衝材２０Ｘの圧縮のシミュレーション結果を示す図であり、塑性ひずみの大きさを黒色の濃淡で表しており、黒色が濃くなるほど塑性ひずみが大きいことを示している。
図９Ａは、圧縮開始前の殻構造１を見た図である。図９Ｂは、図示上下方向に圧縮を開始した後、圧縮開始前の図示上下方向の殻構造１の高さを１００％としたときに、５％圧縮した状態を示している。図９Ｃは、図９Ｂに示す状態からさらに圧縮されて、１６％圧縮した状態を示している。図９Ｄは、図９Ｃに示す状態からさらに圧縮されて、２６％圧縮した状態を示している。
図９Ａから図９Ｄは、殻構造１の板厚分布が一定である衝撃緩衝材２０Ｘの圧縮のシミュレーション結果を示す図であり、塑性ひずみの大きさを黒色の濃淡で表しており、黒色が濃くなるほど塑性ひずみが大きいことを示している。
図９Ａは、圧縮開始前の殻構造１を見た図である。図９Ｂは、図示上下方向に圧縮を開始した後、圧縮開始前の図示上下方向の殻構造１の高さを１００％としたときに、５％圧縮した状態を示している。図９Ｃは、図９Ｂに示す状態からさらに圧縮されて、１６％圧縮した状態を示している。図９Ｄは、図９Ｃに示す状態からさらに圧縮されて、２６％圧縮した状態を示している。
【0029】
殻構造１の板厚分布が一定の場合、例えば図９Ｄに示した２６％圧縮した状態では、図中央の球殻部１２０は比較的大きく潰れているが、その周囲の接続殻部１３０では、破線で囲んだ領域内に図示されているように塑性変形量は比較的小さい。
すなわち、殻構造１の板厚分布が一定の場合、球殻部１２０に比べると接続殻部１３０は比較的潰れ難いことが図９Ａから図９Ｄよりわかる。殻構造１の板厚分布が一定である衝撃緩衝材２０Ｘでは、球殻部１２０が潰れきった後、すぐに圧縮応力が上昇するため、プラトー領域は比較的狭くなってしまう。
すなわち、殻構造１の板厚分布が一定の場合、球殻部１２０に比べると接続殻部１３０は比較的潰れ難いことが図９Ａから図９Ｄよりわかる。殻構造１の板厚分布が一定である衝撃緩衝材２０Ｘでは、球殻部１２０が潰れきった後、すぐに圧縮応力が上昇するため、プラトー領域は比較的狭くなってしまう。
【0030】
図７に示す衝撃緩衝材２０における殻構造１では、第１点Ｐ１と第４点Ｐ４とを結ぶ第４稜線Ｌ４１は接続殻部１３０上に位置し、第２点Ｐ２と第３点Ｐ３とを結ぶ第２稜線Ｌ２３は球殻部１２０に位置する。
図７に示す衝撃緩衝材２０によれば、衝撃緩衝材を圧縮したときに、球殻部が潰れきる前に接続殻部の塑性変形が広がり始めるようになることを発明者らは見出した。
図８Ａから図８Ｄは、図７に示す衝撃緩衝材２０の圧縮のシミュレーション結果を示す図であり、塑性ひずみの大きさを黒色の濃淡で表しており、黒色が濃くなるほど塑性ひずみが大きいことを示している。
図８Ａは、圧縮開始前の殻構造１を見た図である。図８Ｂは、図示上下方向に圧縮を開始した後、圧縮開始前の図示上下方向の殻構造１の高さを１００％としたときに、５％圧縮した状態を示している。図８Ｃは、図８Ｂに示す状態からさらに圧縮されて、１６％圧縮した状態を示している。図８Ｄは、図８Ｃに示す状態からさらに圧縮されて、２６％圧縮した状態を示している。
図７に示す衝撃緩衝材２０によれば、衝撃緩衝材を圧縮したときに、球殻部が潰れきる前に接続殻部の塑性変形が広がり始めるようになることを発明者らは見出した。
図８Ａから図８Ｄは、図７に示す衝撃緩衝材２０の圧縮のシミュレーション結果を示す図であり、塑性ひずみの大きさを黒色の濃淡で表しており、黒色が濃くなるほど塑性ひずみが大きいことを示している。
図８Ａは、圧縮開始前の殻構造１を見た図である。図８Ｂは、図示上下方向に圧縮を開始した後、圧縮開始前の図示上下方向の殻構造１の高さを１００％としたときに、５％圧縮した状態を示している。図８Ｃは、図８Ｂに示す状態からさらに圧縮されて、１６％圧縮した状態を示している。図８Ｄは、図８Ｃに示す状態からさらに圧縮されて、２６％圧縮した状態を示している。
【0031】
図７に示す衝撃緩衝材２０では、例えば図８Ｃに示した１６％圧縮した状態では、図中央の球殻部１２０が潰れきる前に、その周囲の接続殻部１３０では、破線で囲んだ領域内に図示されているように塑性変形した領域が広がり始めている。
図１０Ａは、殻構造１の板厚分布が一定である図９Ａから図９Ｄに係る衝撃緩衝材２０Ｘ、及び、図７に示す衝撃緩衝材２０を圧縮したときの応力ひずみ線図である。図１０Ａでは、殻構造１の板厚分布が一定である衝撃緩衝材２０Ｘについてのグラフ線を実線で示し、図７に示す衝撃緩衝材２０についてのグラフ線のイメージを破線で示している。
図１０Ａに示すように、図７に示す衝撃緩衝材２０によれば、殻構造１の板厚分布が一定である衝撃緩衝材２０Ｘと比べて、ひずみが大きくなっていた時に圧縮応力のグラフ線が立ち上がり始める緻密化開始ひずみを大きくすることができる。
なお、ＪＩＳ Ｈ ７９０２によれば、図１０Ａに示すような応力ひずみ線図において、ひずみが２０～３０％（０．２～０．３）の範囲における圧縮応力の平均値をプラトー応力と定義し、圧縮応力がプラトー応力の１．３倍になるときのひずみを緻密化開始ひずみと定義している。
図１０Ａは、殻構造１の板厚分布が一定である図９Ａから図９Ｄに係る衝撃緩衝材２０Ｘ、及び、図７に示す衝撃緩衝材２０を圧縮したときの応力ひずみ線図である。図１０Ａでは、殻構造１の板厚分布が一定である衝撃緩衝材２０Ｘについてのグラフ線を実線で示し、図７に示す衝撃緩衝材２０についてのグラフ線のイメージを破線で示している。
図１０Ａに示すように、図７に示す衝撃緩衝材２０によれば、殻構造１の板厚分布が一定である衝撃緩衝材２０Ｘと比べて、ひずみが大きくなっていた時に圧縮応力のグラフ線が立ち上がり始める緻密化開始ひずみを大きくすることができる。
なお、ＪＩＳ Ｈ ７９０２によれば、図１０Ａに示すような応力ひずみ線図において、ひずみが２０～３０％（０．２～０．３）の範囲における圧縮応力の平均値をプラトー応力と定義し、圧縮応力がプラトー応力の１．３倍になるときのひずみを緻密化開始ひずみと定義している。
【0032】
したがって、図７に示す衝撃緩衝材２０では、複数の球殻部１２０及び複数の接続殻部１３０における板厚が一定である場合と比べて接続殻部１３０が潰れ易くなる。これにより、プラトー領域の幅を広げることができる。
【0033】
図１０Ｂは、第２点Ｐ２と第３点Ｐ３とを結ぶ第２稜線Ｌ２３における板厚に対する第１点Ｐ１と第４点Ｐ４とを結ぶ第４稜線Ｌ４１における板厚の比である板厚比を横軸にとり、縦軸に緻密化開始ひずみをとったときの板厚比と緻密化開始ひずみとの関係を示すグラフである。
図１０Ｂにおいて、丸のプロットは、加工硬化が比較的大きい材料の例としてのＳＵＳ３１６Ｌによって形成された衝撃緩衝材２０についての結果を示し、四角のプロットは、加工硬化が比較的小さい材料の例としてのインコネル７１８によって形成された衝撃緩衝材２０についての結果を示している。なお、インコネルは登録商標である。
図１０Ｂに示すグラフ線は、何れの材料についても、殻構造１の体積率を７．５％（気孔率９２．５％）とした。
図１０Ｂにおいて、丸のプロットは、加工硬化が比較的大きい材料の例としてのＳＵＳ３１６Ｌによって形成された衝撃緩衝材２０についての結果を示し、四角のプロットは、加工硬化が比較的小さい材料の例としてのインコネル７１８によって形成された衝撃緩衝材２０についての結果を示している。なお、インコネルは登録商標である。
図１０Ｂに示すグラフ線は、何れの材料についても、殻構造１の体積率を７．５％（気孔率９２．５％）とした。
【0034】
図１０Ｂに示すように、上記板厚比を０．７程度に設定すると、緻密化開始ひずみを大きくすることができることが分かった。
【0035】
（図１１及び図１４に示す実施形態について）
図１１は、他の実施形態に係る衝撃緩衝材２０における殻構造１の板厚分布を示すコンタ図である。
図１４は、さらに他の実施形態に係る衝撃緩衝材２０における殻構造１の板厚分布を示すコンタ図である。
図１１及び図１４では、殻構造１の板厚分布を黒色の濃淡によって表しており、黒色が濃くなるほど板厚が厚くなることを示している。
図１１及び図１４に示す衝撃緩衝材２０では、殻構造１は、第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを結ぶ第１稜線Ｌ１２における板厚が第３点Ｐ３と第４点Ｐ４とを結ぶ第３稜線Ｌ３４における板厚よりも薄くなるように構成されている。
図１１は、他の実施形態に係る衝撃緩衝材２０における殻構造１の板厚分布を示すコンタ図である。
図１４は、さらに他の実施形態に係る衝撃緩衝材２０における殻構造１の板厚分布を示すコンタ図である。
図１１及び図１４では、殻構造１の板厚分布を黒色の濃淡によって表しており、黒色が濃くなるほど板厚が厚くなることを示している。
図１１及び図１４に示す衝撃緩衝材２０では、殻構造１は、第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを結ぶ第１稜線Ｌ１２における板厚が第３点Ｐ３と第４点Ｐ４とを結ぶ第３稜線Ｌ３４における板厚よりも薄くなるように構成されている。
【0036】
発明者らが鋭意検討した結果、第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを結ぶ第１稜線Ｌ１２における板厚が第３点Ｐ３と第４点Ｐ４とを結ぶ第３稜線Ｌ３４における板厚よりも薄くすることで、衝撃緩衝材２０を圧縮したときに、球殻部１２０が潰れきる前に第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを結ぶ第１稜線Ｌ１２に沿って塑性変形が集中して、接続殻部１３０が潰れ易くなることを見出した。
【0037】
図１２Ａから図１２Ｄは、図１１に示す衝撃緩衝材２０の圧縮のシミュレーション結果を示す図であり、塑性ひずみの大きさを黒色の濃淡で表しており、黒色が濃くなるほど塑性ひずみが大きいことを示している。
図１２Ａは、圧縮開始前の殻構造１を見た図である。図１２Ｂは、図示上下方向に圧縮を開始した後、圧縮開始前の図示上下方向の殻構造１の高さを１００％としたときに、５％圧縮した状態を示している。図１２Ｃは、図１２Ｂに示す状態からさらに圧縮されて、１６％圧縮した状態を示している。図１２Ｄは、図１２Ｃに示す状態からさらに圧縮されて、２６％圧縮した状態を示している。
図１２Ａは、圧縮開始前の殻構造１を見た図である。図１２Ｂは、図示上下方向に圧縮を開始した後、圧縮開始前の図示上下方向の殻構造１の高さを１００％としたときに、５％圧縮した状態を示している。図１２Ｃは、図１２Ｂに示す状態からさらに圧縮されて、１６％圧縮した状態を示している。図１２Ｄは、図１２Ｃに示す状態からさらに圧縮されて、２６％圧縮した状態を示している。
【0038】
図１５Ａから図１５Ｄは、図１４に示す衝撃緩衝材２０の圧縮のシミュレーション結果を示す図であり、塑性ひずみの大きさを黒色の濃淡で表しており、黒色が濃くなるほど塑性ひずみが大きいことを示している。
図１５Ａは、圧縮開始前の殻構造１を見た図である。図１５Ｂは、図示上下方向に圧縮を開始した後、圧縮開始前の図示上下方向の殻構造１の高さを１００％としたときに、５％圧縮した状態を示している。図１５Ｃは、図１５Ｂに示す状態からさらに圧縮されて、１６％圧縮した状態を示している。図１５Ｄは、図１５Ｃに示す状態からさらに圧縮されて、２６％圧縮した状態を示している。
図１５Ａは、圧縮開始前の殻構造１を見た図である。図１５Ｂは、図示上下方向に圧縮を開始した後、圧縮開始前の図示上下方向の殻構造１の高さを１００％としたときに、５％圧縮した状態を示している。図１５Ｃは、図１５Ｂに示す状態からさらに圧縮されて、１６％圧縮した状態を示している。図１５Ｄは、図１５Ｃに示す状態からさらに圧縮されて、２６％圧縮した状態を示している。
【0039】
図１１及び図１４に示す衝撃緩衝材２０では、例えば図１２Ｂから図１２Ｄの各図、及び図１５Ｂから図１５Ｄの各図に示すように、図中央の球殻部１２０が潰れきる前に、その周囲の接続殻部１３０では、圧縮開始後の比較的早い段階から第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを結ぶ第１稜線Ｌ１２に沿って塑性変形が進行することが見て取れる。
【0040】
図１１及び図１４に示す衝撃緩衝材２０における板厚分布についてさらに説明する。
図１６Ａは、図１１及び図１４に示す衝撃緩衝材２０について、第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを結ぶ第１稜線Ｌ１２から第３点Ｐ３と第４点Ｐ４とを結ぶ第３稜線Ｌ３４にかけての板厚の分布を示すグラフである。
図１１に示す衝撃緩衝材２０では、図１１及び図１６Ａから分かるように、殻構造１は、第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを結ぶ第１稜線Ｌ１２から第３点Ｐ３と第４点Ｐ４とを結ぶ第３稜線Ｌ３４に向かうにつれて板厚が漸増するように構成されている。
また、図１４に示す衝撃緩衝材２０では、図１４及び図１６Ａから分かるように、殻構造１は、第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを結ぶ第１稜線Ｌ１２から第３点Ｐ３と第４点Ｐ４とを結ぶ第３稜線Ｌ３４に向かうにつれて、初めに板厚が漸増し、次いで板厚が漸減し、その後、板厚が漸増するように構成されている。
図１６Ａは、図１１及び図１４に示す衝撃緩衝材２０について、第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを結ぶ第１稜線Ｌ１２から第３点Ｐ３と第４点Ｐ４とを結ぶ第３稜線Ｌ３４にかけての板厚の分布を示すグラフである。
図１１に示す衝撃緩衝材２０では、図１１及び図１６Ａから分かるように、殻構造１は、第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを結ぶ第１稜線Ｌ１２から第３点Ｐ３と第４点Ｐ４とを結ぶ第３稜線Ｌ３４に向かうにつれて板厚が漸増するように構成されている。
また、図１４に示す衝撃緩衝材２０では、図１４及び図１６Ａから分かるように、殻構造１は、第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを結ぶ第１稜線Ｌ１２から第３点Ｐ３と第４点Ｐ４とを結ぶ第３稜線Ｌ３４に向かうにつれて、初めに板厚が漸増し、次いで板厚が漸減し、その後、板厚が漸増するように構成されている。
【0041】
図１６Ｂは、殻構造１の板厚分布が一定である図９Ａから図９Ｄに係る衝撃緩衝材２０Ｘ、図１１に示す衝撃緩衝材２０、及び、図１４に示す衝撃緩衝材２０を圧縮したときの応力ひずみ線図である。図１６Ｂでは、殻構造１の板厚分布が一定である衝撃緩衝材２０Ｘについてのグラフ線を実線で示し、図１１に示す衝撃緩衝材２０についてのグラフ線のイメージをピッチが狭い破線で示し、図１４に示す衝撃緩衝材２０についてのグラフ線のイメージをピッチが広い破線で示している。
【0042】
図１６Ｂに示すように、図１１及び図１４に示す衝撃緩衝材２０によれば、殻構造１の板厚分布が一定である衝撃緩衝材２０Ｘと比べて、ひずみが大きくなっていた時に圧縮応力のグラフ線が立ち上がり始める緻密化開始ひずみを大きくすることができる。
したがって、図１１及び図１４に示す衝撃緩衝材２０では、複数の球殻部１２０及び複数の接続殻部１３０における板厚が一定である場合と比べて接続殻部１３０が潰れ易くなる。これにより、プラトー領域の幅を広げることができる。
したがって、図１１及び図１４に示す衝撃緩衝材２０では、複数の球殻部１２０及び複数の接続殻部１３０における板厚が一定である場合と比べて接続殻部１３０が潰れ易くなる。これにより、プラトー領域の幅を広げることができる。
【0043】
なお、図１１に示す衝撃緩衝材２０のように、殻構造１は、第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを結ぶ第１稜線Ｌ１２から第３点Ｐ３と第４点Ｐ４とを結ぶ第３稜線Ｌ３４に向かうにつれて板厚が漸増するように構成されていてもよい。すなわち、図１１に示す衝撃緩衝材２０のように、殻構造１は、第３点と第４点とを結ぶ第３稜線Ｌ３４から第１点と第２点とを結ぶ第１稜線Ｌ１２に向かうにつれて板厚が漸減するように構成されていてもよい。これにより、衝撃緩衝材２０が圧縮されたときに、接続殻部１３０において第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを結ぶ第１稜線Ｌ１２に沿って塑性変形が進行しやすくなるので、上述したように、プラトー領域の幅を広げることができる。
【0044】
図１３は、第３点Ｐ３と第４点Ｐ４とを結ぶ第３稜線Ｌ３４における板厚に対する第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを結ぶ第１稜線Ｌ１２における板厚の比である板厚比を横軸にとり、縦軸に緻密化開始ひずみをとったときの板厚比と緻密化開始ひずみとの関係を示すグラフである。
図１３において、丸のプロットは、加工硬化が比較的大きい材料の例としてのＳＵＳ３１６Ｌによって形成された衝撃緩衝材２０についての結果を示し、四角のプロットは、加工硬化が比較的小さい材料の例としてのインコネル７１８によって形成された衝撃緩衝材２０についての結果を示している。なお、上述したようにインコネルは登録商標である。
図１３に示すグラフ線は、何れの材料についても、殻構造１の体積率を７．５％（気孔率９２．５％）とした。
図１３において、丸のプロットは、加工硬化が比較的大きい材料の例としてのＳＵＳ３１６Ｌによって形成された衝撃緩衝材２０についての結果を示し、四角のプロットは、加工硬化が比較的小さい材料の例としてのインコネル７１８によって形成された衝撃緩衝材２０についての結果を示している。なお、上述したようにインコネルは登録商標である。
図１３に示すグラフ線は、何れの材料についても、殻構造１の体積率を７．５％（気孔率９２．５％）とした。
【0045】
図１３に示すように、上記板厚比を０．４から０．５程度に設定すると、緻密化開始ひずみを大きくすることができることが分かった。
【0046】
（図１４に示す実施形態について）
発明者らが鋭意検討した結果、図１４に示す衝撃緩衝材２０のように、第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを結ぶ第１稜線Ｌ１２の近傍において板厚が厚い領域Ｒｔ（図１６Ａ参照）を形成することで、衝撃緩衝材２０を圧縮したときに、第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを結ぶ第１稜線Ｌ１２に沿って塑性変形がより集中して、接続殻部１３０がより潰れ易くなることを見出した。
例えば、図１２Ｂから図１２Ｄの各図と、図１５Ｂから図１５Ｄの各図とを比較すると、図１１に示す衝撃緩衝材２０よりも図１４に示す衝撃緩衝材２０の方が、衝撃緩衝材２０を圧縮したときに、第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを結ぶ第１稜線Ｌ１２に沿って塑性変形がより集中することが見て取れる。
また、図１６Ｂに示すように、図１４に示す衝撃緩衝材２０によれば、図１１に示す衝撃緩衝材２０と比べて、ひずみが大きくなっていた時に圧縮応力のグラフ線が立ち上がり始める緻密化開始ひずみを大きくすることができる。
したがって、図１４に示す衝撃緩衝材２０では、複数の球殻部１２０及び複数の接続殻部１３０における板厚が一定である場合と比べて接続殻部１３０がさらに潰れ易くなる。これにより、プラトー領域の幅をさらに広げることができる。
発明者らが鋭意検討した結果、図１４に示す衝撃緩衝材２０のように、第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを結ぶ第１稜線Ｌ１２の近傍において板厚が厚い領域Ｒｔ（図１６Ａ参照）を形成することで、衝撃緩衝材２０を圧縮したときに、第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを結ぶ第１稜線Ｌ１２に沿って塑性変形がより集中して、接続殻部１３０がより潰れ易くなることを見出した。
例えば、図１２Ｂから図１２Ｄの各図と、図１５Ｂから図１５Ｄの各図とを比較すると、図１１に示す衝撃緩衝材２０よりも図１４に示す衝撃緩衝材２０の方が、衝撃緩衝材２０を圧縮したときに、第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを結ぶ第１稜線Ｌ１２に沿って塑性変形がより集中することが見て取れる。
また、図１６Ｂに示すように、図１４に示す衝撃緩衝材２０によれば、図１１に示す衝撃緩衝材２０と比べて、ひずみが大きくなっていた時に圧縮応力のグラフ線が立ち上がり始める緻密化開始ひずみを大きくすることができる。
したがって、図１４に示す衝撃緩衝材２０では、複数の球殻部１２０及び複数の接続殻部１３０における板厚が一定である場合と比べて接続殻部１３０がさらに潰れ易くなる。これにより、プラトー領域の幅をさらに広げることができる。
【0047】
本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【0048】
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
（１）本開示の少なくとも一実施形態に係る衝撃緩衝材２０は、面心立方格子構造における立方格子に該当する第１立方体１１０の８つの頂点１１１、及び、第１立方体１１０の６つの面１１３のそれぞれにおける中央の点１１５を含む１４の点にそれぞれ配置され、前記点を囲むように形成された複数の第１殻部１０１と、最近接の第１殻部１０１同士を接続する複数の第２殻部１０２と、を含む単位構造３が繰り返し現れる中空の殻構造１を有する。複数の第１殻部１０１のそれぞれは、第１殻部１０１から第２殻部１０２にかけて曲率が徐変する曲面で第２殻部１０２と接続される。複数の第１殻部１０１及び複数の第２殻部１０２は、板厚に分布を持つ。
（１）本開示の少なくとも一実施形態に係る衝撃緩衝材２０は、面心立方格子構造における立方格子に該当する第１立方体１１０の８つの頂点１１１、及び、第１立方体１１０の６つの面１１３のそれぞれにおける中央の点１１５を含む１４の点にそれぞれ配置され、前記点を囲むように形成された複数の第１殻部１０１と、最近接の第１殻部１０１同士を接続する複数の第２殻部１０２と、を含む単位構造３が繰り返し現れる中空の殻構造１を有する。複数の第１殻部１０１のそれぞれは、第１殻部１０１から第２殻部１０２にかけて曲率が徐変する曲面で第２殻部１０２と接続される。複数の第１殻部１０１及び複数の第２殻部１０２は、板厚に分布を持つ。
【0049】
上述した単位構造３が繰り返し現れる中空の殻構造１を有する衝撃緩衝材２０において、複数の第１殻部１０１及び複数の第２殻部１０２における板厚が一定であると、衝撃緩衝材２０Ｘを圧縮したときに、比較的潰れ易い領域と、比較的潰れ難い領域とが存在することを発明者らは見出した。
また、発明者らは、鋭意検討した結果、複数の第１殻部１０１及び複数の第２殻部１０２の板厚に分布を持たせ、上述したような比較的潰れ難い領域の板厚を他の領域の板厚よりも薄くすることで、応力が略一定でひずみが増加する所謂プラトー領域の幅を広げることができることを見出した。
上記（１）の構成によれば、複数の第１殻部１０１及び複数の第２殻部１０２に板厚に分布を持たせることで、衝撃緩衝材２０の衝撃吸収性能を高められる。
また、発明者らは、鋭意検討した結果、複数の第１殻部１０１及び複数の第２殻部１０２の板厚に分布を持たせ、上述したような比較的潰れ難い領域の板厚を他の領域の板厚よりも薄くすることで、応力が略一定でひずみが増加する所謂プラトー領域の幅を広げることができることを見出した。
上記（１）の構成によれば、複数の第１殻部１０１及び複数の第２殻部１０２に板厚に分布を持たせることで、衝撃緩衝材２０の衝撃吸収性能を高められる。
【0050】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、面心立方格子構造における１つの頂点（格子点）１１１Ａと、該頂点１１１Ａを含む３つの面１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃのそれぞれにおける中央の点１１５Ａ、１１５Ｂ、１１５Ｃを含む４つの点を頂点とする第２立方体１４０において、上記４つの点の１つをＡ、該第２立方体１４０における上記４つの点以外の４つの頂点ａｐｘの１つをＣ、Ａ点とＣ点とを結ぶ該第２立方体１４０の辺ａｃを含む該第２立方体１４０の面の１つ、についての中心をＢ、該第２立方体１４０の中心をＤとする。Ａ点、Ｂ点、Ｃ点、及びＤ点を頂点とする三角錐ＴＰに関して、Ｂ点とＤ点とを結ぶ上記三角錐の辺ｂｄ上の点を第１点Ｐ１とし、Ｂ点とＣ点とを結ぶ上記三角錐ＴＰの辺ｂｃ上の点を第２点Ｐ２とし、Ａ点とＣ点とを結ぶ三角錐ＴＰの辺ａｃ上の点を第３点Ｐ３とし、Ａ点とＤ点とを結ぶ上記三角錐ＴＰの辺ａｄ上の点を第４点Ｐ４とする。第１点Ｐ１、第２点Ｐ２、第３点Ｐ３、及び第４点Ｐ４を含む曲面を単位曲面Ω７としたときに、殻構造１は、複数の上記単位曲面Ω７に対応する複数の領域Ｒから構成されているとよい。
【0051】
上記（２）の構成によれば、上記単位構造３における殻構造１を上記単位曲面Ω７に対応する複数の領域Ｒの繰り返し構造として把握できる。
【0052】
（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、上記殻構造１は、第１点Ｐ１と第４点Ｐ４とを結ぶ上記単位曲面Ω７（単位曲面Ω’８）の稜線（第４稜線Ｌ４１）における板厚が第２点Ｐ２と第３点Ｐ３とを結ぶ稜線（第２稜線Ｌ２３）における板厚よりも薄いとよい。
【0053】
発明者らが鋭意検討した結果、複数の球殻部１２０及び複数の接続殻部１３０における板厚が一定であると、衝撃緩衝材２０を圧縮したときに、球殻部１２０は潰れ易いものの、接続殻部１３０は比較的潰れ難いことを見出した。
上記殻構造１では、第１点Ｐ１と第４点Ｐ４とを結ぶ第４稜線Ｌ４１は接続殻部１３０上に位置し、第２点Ｐ２と第３点Ｐ３とを結ぶ第２稜線Ｌ２３は球殻部１２０に位置する。
上記（３）の構成によれば、衝撃緩衝材２０を圧縮したときに、球殻部１２０が潰れきる前に接続殻部１３０の塑性変形が広がり始めるようになることを発明者らは見出した。
したがって、上記（３）の構成によれば、複数の球殻部１２０及び複数の接続殻部１３０における板厚が一定である場合と比べて接続殻部１３０が潰れ易くなる。これにより、プラトー領域の幅を広げることができる。
上記殻構造１では、第１点Ｐ１と第４点Ｐ４とを結ぶ第４稜線Ｌ４１は接続殻部１３０上に位置し、第２点Ｐ２と第３点Ｐ３とを結ぶ第２稜線Ｌ２３は球殻部１２０に位置する。
上記（３）の構成によれば、衝撃緩衝材２０を圧縮したときに、球殻部１２０が潰れきる前に接続殻部１３０の塑性変形が広がり始めるようになることを発明者らは見出した。
したがって、上記（３）の構成によれば、複数の球殻部１２０及び複数の接続殻部１３０における板厚が一定である場合と比べて接続殻部１３０が潰れ易くなる。これにより、プラトー領域の幅を広げることができる。
【0054】
（４）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、上記殻構造１は、第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを結ぶ単位曲面Ω７（単位曲面Ω’８）の稜線（第１稜線Ｌ１２）における板厚が第３点Ｐ３と第４点Ｐ４とを結ぶ稜線（第３稜線Ｌ３４）における板厚よりも薄いとよい。
【0055】
発明者らが鋭意検討した結果、上記（４）の構成により、衝撃緩衝材２０を圧縮したときに、球殻部１２０が潰れきる前に第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを結ぶ第１稜線Ｌ１２に沿って塑性変形が集中して、接続殻部１３０が潰れ易くなることを見出した。
したがって、上記（４）の構成によれば、複数の球殻部１２０及び複数の接続殻部１３０における板厚が一定である場合と比べて接続殻部１３０が潰れ易くなる。これにより、プラトー領域の幅を広げることができる。
したがって、上記（４）の構成によれば、複数の球殻部１２０及び複数の接続殻部１３０における板厚が一定である場合と比べて接続殻部１３０が潰れ易くなる。これにより、プラトー領域の幅を広げることができる。
【0056】
（５）幾つかの実施形態では、上記（４）の構成において、上記殻構造１は、第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを結ぶ単位曲面Ω７（単位曲面Ω’８）の稜線（第１稜線Ｌ１２）から第３点Ｐ３と第４点Ｐ４とを結ぶ稜線（第３稜線Ｌ３１）に向かうにつれて板厚が漸増するとよい。
【0057】
上記（５）の構成によれば、第３点Ｐ３と第４点Ｐ４とを結ぶ第３稜線Ｌ３４から第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを結ぶ第１稜線Ｌ１２に向かうにつれて板厚が漸減する。これにより、衝撃緩衝材２０が圧縮されたときに、第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを結ぶ第１稜線Ｌ１２に沿って塑性変形が進行し易くなるので、プラトー領域の幅を広げることができる。
【0058】
（６）幾つかの実施形態では、上記（４）の構成において、上記殻構造１は、第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを結ぶ単位曲面の稜線（第１稜線Ｌ１２）から第３点Ｐ３と第４点Ｐ４とを結ぶ稜線（第３稜線Ｌ３４）に向かうにつれて、初めに板厚が漸増し、次いで板厚が漸減し、その後、板厚が漸増するとよい。
【0059】
発明者らが鋭意検討した結果、第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを結ぶ第１稜線Ｌ１２の近傍において板厚が厚い領域Ｒｔを形成することで、衝撃緩衝材２０を圧縮したときに、第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを結ぶ第１稜線Ｌ１２に沿って塑性変形がより集中して、接続殻部１３０がより潰れ易くなることを見出した。
したがって、上記（６）の構成によれば、複数の球殻部１２０及び複数の接続殻部１３０における板厚が一定である場合と比べて接続殻部１３０がさらに潰れ易くなる。これにより、プラトー領域の幅をさらに広げることができる。
したがって、上記（６）の構成によれば、複数の球殻部１２０及び複数の接続殻部１３０における板厚が一定である場合と比べて接続殻部１３０がさらに潰れ易くなる。これにより、プラトー領域の幅をさらに広げることができる。
【符号の説明】
【0060】
１ 殻構造
３ 単位構造
７ 単位曲面Ω
８ 単位曲面Ω’
２０ 衝撃緩衝材
１０１ 第１殻部
１０２ 第２殻部
１１０ 第１立方体
１２０ 球殻部
１３０ 接続殻部
１４０ 第２立方体
３ 単位構造
７ 単位曲面Ω
８ 単位曲面Ω’
２０ 衝撃緩衝材
１０１ 第１殻部
１０２ 第２殻部
１１０ 第１立方体
１２０ 球殻部
１３０ 接続殻部
１４０ 第２立方体
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図8D】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図9D】
【図10A】
【図10B】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【図12D】
【図13】
【図14】
【図15A】
【図15B】
【図15C】
【図15D】
【図16A】
【図16B】