境界要素法利用による最適設計/逆問題解析汎用システムの研究開発

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08650101
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 田中 正隆 信州大学, 工学部, 教授 (40029319)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山本 圭志 信州大学, 工学部, 助手 (80262690) ; 松本 敏郎 信州大学, 工学部, 助教授 (10209645)
• Keywords: 静弾性 / 定常動弾性 / 非定常動弾性 / 騒音 / 振動 / 逆問題 / 境界要素法 / フィルタ理論

Research Abstract

最適形状設計や逆問題解析に有限要素法や差分法を用いる研究が多いが,本研究では申請者が長年にわたり研究開発をしている境界要素法を適用する目的で研究した.境界要素法では境界面だけを要素分割するだけでよく,最適形状決定問題など形状変更を反復計算ごとに行う必要のある逆問題の解析にはきわめて適している.本研究では,境界要素法を用いることにより従来の解析法の持つ難点を克服し,効率的な最適設計/逆問題解析システムを開発することを目指した.そのために,射影フィルタ理論と境界要素法とを併用し,さらにGA(遺伝的アルゴリズム)をも取り入れて,ロバストで効率的な最適設計/逆問題解析のための汎用システムの開発を目指して研究を進めた.その結果,本研究に係る基礎技術の開発研究を含めて,以下の事項について知見を深めることが出来た.
(1)2次元の静弾性,熱弾性及び動弾性問題について開発ずみの逆問題解析手法を最適設計にも適用出来るように拡充した.
(2)逆問題解析における不適切性を,射影フィルタ理論を用いることにより除去する新しい手法を確立した.
(3)2次元,3次元の非定常熱弾性及び非定常動弾性問題について最適設計/逆問題解析システムの開発を試みた.
(4)GA(遺伝的アルゴリズム)を導入して最適解の多峰性の問題を解決することを目標に,GAの適応性について基礎的な検討を行った.
(5)開発済みのシステムを用いて騒音源同定の逆問題解析を行い,2次元鉄道車両モデルについてのシミュレーションを行い,射影フィルタ理論を用いることの有効性を確認した.
研究の過程で得られた有益な知見は,学術講演会で発表し,また学会の論文集に投稿している.あるものはすでに印刷公表されている.

Research Products

• [Publications] 田中正隆: "弾性梁の曲げ挨り連成振動問題の基本解とその応用" 境界要素法論文集. 13. 19-24 (1996)
• [Publications] 田中正隆: "構造/音場連成振動問題の境界要素解析" 境界要素法論文集. 13. 143-148 (1996)
• [Publications] 田中正隆: "音源同定の境界要素逆解析と鉄道車両モデルへの適用" 境界要素法論文集. 13. 163-168 (1996)
• [Publications] 田中正隆: "境界要素法による非定常動弾性問題の感度解析と最適設計" 日本機械学会講演論文集. No.96-25. 125-126 (1996)
• [Publications] 田中正隆: "フィルタ理論を用いた音源同定のための境界要素法逆解析" 日本機械学会講演論文集. No.96-25. 249-250 (1996)