| Project/Area Number |
21K11914
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 60090:High performance computing-related
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
伊東 拓 日本大学, 生産工学部, 教授 (80433853)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
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| Keywords | ボリュームデータ / アイソパラメトリック要素 / スカラー場 / 物体再構成 / 発泡金属 / 陰関数 / 2次要素 / RBF / モデリング / データ補間 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究の目的は，低メモリコストで高速なボリュームベースモデリング手法を確立し，様々な工学的応用をすることである．従来の方法は物体を高速描画できる一方でメモリコストが高かった．本研究では，FEMで用いられるアイソパラメトリック要素を利用し，ボリュームデータ以外にメモリに保存する情報がほとんどない手法の開発を目指す．また，直交座標系以外のボリュームデータに対しても適用可能にすることを目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は発泡金属モデリングの際に，内部的にスカラー場を構成する場合があるため，同モデリングについて検討を行った．発泡金属の形態の中でも，特に，気孔（セル）を内部に大量に含むclosed-cellと呼ばれる形態について考える．Closed-cellのモデリング法としてSononらの方法（以下，Sonon法）が知られており，同方法ではclosed-cellを関数として表し，最終的なモデルは関数のある値の等値面として抽出される．Sonon法では，セルの間の壁はほぼ一定になるが，実際の応用では一定方向の強度を高めたい等の要望もあり，壁をある方向のみ厚くする方法について模索した．具体的には，Sonon法においてclosed-cellの壁を抽出する際に設定するパラメータが従来1種類であったが，最終的なモデルを表す関数を修正し，壁の厚みが指定した方向である場合，壁にほぼ直交するベクトルと指定方向のベクトルの内積の演算結果を利用し，適応的に抽出する値が変化するようにした．ただし，本方法で使用した関数は値が急激に変化することがあり，この関数をそのまま使用してモデルを抽出すると，一部に歪みが生じてしまう場合がある．この歪み補正をするために，使用した関数から粗くボリュームデータを獲得し，スカラー場を再構築する方法を適用し，ある程度歪みを軽減させられることを確認した．なお，スカラー場を再構築する際の方法としてはB-Spline関数やアイソパラメトリック要素等を用いることができる．
得られた研究成果は，国際会議や研究会に対面参加して発表した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
令和5年度は，内部的にボリュームデータを作成する場合があることから発泡金属モデリングについて検討を行ってきたが，今回用いた方法においては，モデルの歪み補正についてさらなる検討が必要であると考えているため．また，学内業務に昨年度と同等以上に時間を割く必要があり，論文の執筆時間を十分に確保できず，論文投稿ができなかったため．
以上より，やや遅れていると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに，ボリュームデータから直接スカラー場を生成する方法として，線形及び２次のアイソパラメトリック要素を適用してきた．これらの方法については，国際会議・研究会で途中段階の発表をしてきているものの，雑誌論文として投稿できていない．そのため，令和6年度は，改めて様々なパラメータでいくつかのデータに対して数値実験を行って結果をまとめ，雑誌論文として投稿することを目指す．また，アイソパラメトリック要素を用いた方法は，並列粒度も高いと考えられるため，高性能計算サーバーを購入し，同サーバーを用いた高速化アルゴリズムについても検討しようと思っている．加えて，今年度取り組んだ発泡金属モデリングについても，モデル補正の方法等，引き続き検討することを考えている．
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