Topology Optimization and Seismic/Impact Performance Evaluation of 3D-Printed Structures via Advanced Nonlinear Analysis Techniques Incorporating Fracture, Large Rotation and Contact

• Project/Area Number: 25K01317
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 22020:Structure engineering and earthquake engineering-related
• Research Institution: Hosei University
• Principal Investigator: 山本 佳士 法政大学, デザイン工学部, 教授 (70532802)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 加藤 準治 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (00594087) ; 栗橋 祐介 金沢大学, 地球社会基盤学系, 教授 (30414189) ; 小倉 大季 清水建設株式会社技術研究所, その他部局等, 主任研究員 (50624037)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000); Fiscal Year 2027: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000); Fiscal Year 2026: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000); Fiscal Year 2025: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
• Keywords: RBSM / 3Dプリンティング / トポロジー最適化 / 破壊・大回転・接触シミュレーション

Outline of Research at the Start

繊維補強モルタルの積層造形による3Dプリンティング（3DP）技術は、生産性向上、環境負荷低減、設計自由度の向上を実現する革新技術として、国内外で精力的に研究が行われている。しかしながら、その安全性照査のための技術は確立されていない。本研究では、研究代表者が開発している、静的/動的、破壊、大変位・大回転、接触挙動までを再現可能な、剛体バネモデル（RBSM）を、3DP構造の力学特性を再現できるように拡張する。さらに、3DP構造の、動的破壊・崩壊過程を考慮したトポロジー最適化手法を開発する。同手法により、変形性能に加え、緩衝性能など、動的特有の性能向上を目的とした構造最適化が可能になる。