新しい位相最適化手法による安全な空間充填輸送箱の実現に関する研究
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22K14207
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 20010:Mechanics and mechatronics-related
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| Research Institution | Meiji University |
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Principal Investigator |
楊 陽 明治大学, 研究・知財戦略機構(中野), 研究推進員 (90838260)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 一般化固有値指標 / 歪エネルギー密度 / 運動エネルギー密度 / インタラクティブエネルギー密度位相変更法 / 密度法位相最適化 / 空間充填 / 危険周波数帯域 / 折紙コア / 折紙工学 / 固有周波数 / 運動エネルギ密度 / 歪エネルギ密度 / 最適化 |
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| Outline of Research at the Start |
* 現在、細胞や血液、苺などの青果物の輸送時の死滅や傷んだりするケースが非常に多 くみられる。これらには、死滅し易い傷み易い危険な周波数帯域があるとされている 。従ってこの危険な周波数帯域内に輸送箱系の共振周波数があれば、これらを危険周 波数帯域外に移動させることが重要である。これには位相最適化解析の適用が考えられるがその活用は容易でない事、何故容易でないのかを明確に示している。それに対し、各共振周波数のマス部とバネ部を明確にした後、これらの情報から各共振周波数 をインタラクティブに迅速に制御できることを示している。この手法は自動車の乗り心地他広く利用され動的設計法の一大変革を与えるものである
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| Outline of Annual Research Achievements |
設計現場では，複数の固有周波数を同時に，しかも，時には大幅に移動させたいという要望がある．この要望に応えることのできる最も有用な方法は位相最適化法と考えられ，既に多くの研究がある，本研究でも，多数の固有周波数を同時に制御すべく，目的関数に一般化固有値指標を使い密度法による位相最適化解析を試みた．しかし，そもそも収束可能な課題かどうか判断できる術はなく試行錯誤の末，結局目標が達成できない場合と，漸く目標が達成できた例を示した．しかも一旦達成できたとしても位相最適化解析によって得られる構造形状は，凹凸があり，実際の設計仕様として，現構造からある厚さ以下のところに穴を設けることがしばしばなされるが，その結果，目標からずれてしまう可能性がある．そこで各固有周波数は，等価剛性，等価質量で決まるという振動の原点に立ち返り，下げたい周波数はバネに穴を設ける，あるいはマスを補強する．上げたい固有周波数はマスに穴を設ける，あるいはバネを補強することで，固有周波数の制御を試みた．この本研究提案手法によれば，従来の密度法などによる位相最適化解析では，現行の位相の状態のままで解を求めるため得られる解の種類は限定的に対し，提案手法では，各固有周波数の変化の方向を予測しながら言わばインタラクティブに，位相を変えながら解を求めてゆくために，圧倒的に短時間で，しかもより多様な解が得られることを示した．またこの新手法の利用法として，このような単独の利用法のほかに従来手法を使う場合に課題設定の適切さの判断などの前処理にも利用可能であることを輸送箱を例に示した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
予定した①新しく開発したエネルギー密度位相最適化法のシステム化1：輸送箱系の固有周波数を悪影響を与える周波数帯域外にインタラクティブに移動させるべく有限要素法システムとエネルギー密度位相最適化法を融合したシステムを構築」は終了。 ②輸送箱振動モデリングのシステム化2も終了。③苺、卵の周波数依存性に関する実験検討は検討中。④苺、卵の落下衝撃実験検討は終了。このように４項目のうち。一項目はしゅうりょうしていないが、①は予定以上のことを実施した。すなわち、従来の位相最適化で首尾よく収束できない場合の原因究明の方法を初めて示したこと、何故、新しく開発した手法で多様な解が得られるのかの原因究明もでき関連学会研究に大きく寄与した。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和４年度で危険周波数帯域外に固有周波数を移動させる基盤技術が得られたが, 最も重要なことは, 危険周波数帯域での応答値の危険周波数帯域での積分値の大きさを最小にすることである.これについては計画時論じていなかったが, 最優先で行う.この技術を用いて輸送箱の応答値の危険周波数帯域での積分値を最小にする設計法を求める. その最適化の際,落下しても傷まないことを拘束条件とする.実用化を考え特許出願も行う.
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Report
(1 results)
Research Products
(9 results)
