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2017 Fiscal Year Annual Research Report

Study on Combinatorial Characteristics of Super-stability of Tensegrity Structures

Research Project

Project/Area Number 15KT0109
Research InstitutionNagoya City University

Principal Investigator

張 景耀  名古屋市立大学, 大学院芸術工学研究科, 准教授 (50546736)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 寒野 善博  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 准教授 (10378812)
谷川 眞一  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 准教授 (30623540)
Project Period (FY) 2015-07-10 – 2018-03-31
Keywordsテンセグリティ / 自己釣合い / super-stability / 位相最適化
Outline of Annual Research Achievements

テンセグリティは、棒材とケーブルで構成される図Iのような構造物である。 その構造に潜む特有な力学特性および数学原理は、多岐にわたる分野で応用されている。テンセグリティは、トラス構造に適用されるMaxwellの安定性条件による必要な部材数よりも少ない部材で安定性を保てる事から、最適な構造形式として構造力学分野において広く研究がなされている。一方で、テンセグリティの安定性に対する数理構造の解析は、興味深い数学的研究対象としても認識されている。本研究では、テンセグリティのsuper-stabilityの組合せ的特徴付けに関する包括的理論の構築という目標に取り組む。
H29年度においては、以下の研究成果が得られた。
・張は古典的prismaticテンセグリティ構造に新たな部材を追加し、その自己釣合いに必要な解析的条件を誘導した。また、六面体および八面体対称性を有するテンセグリティ構造の自己釣合いおよびsuper-stabilityに関する解析的条件を誘導した。また、テンセグリティの形状決定に開発された方法はケーブルネットにも適用した。
・寒野は、大規模なテンセグリティの設計にも応用可能な手法として、交互方向乗数法に基づく発見的解法を開発した。一方で、実際のテンセグリティの設計では、圧縮材の自重の影響を考慮する必要もある。このため、前年度から開発してきた自重の下でのトラスの位相最適化問題に対する厳密解法をもとに、節点数の制約も組み込んだ解法を開発した.

  • Research Products

    (8 results)

All 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Int'l Joint Research] College of Mech. and Elec. Eng./Harbin Engineering University(China)

    • Country Name
      China
    • Counterpart Institution
      College of Mech. and Elec. Eng./Harbin Engineering University
  • [Journal Article] New 3-bar prismatic tensegrity units2018

    • Author(s)
      Liu Heping、Zhang Jingyao、Ohsaki Makoto
    • Journal Title

      Composite Structures

      Volume: 184 Pages: 306~313

    • DOI

      10.1016/j.compstruct.2017.09.063

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Alternating direction method of multipliers for truss topology optimization with limited number of nodes: a cardinality-constrained second-order cone programming approach2018

    • Author(s)
      Kanno Yoshihiro、Fujita Shinnosuke
    • Journal Title

      Optimization and Engineering

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • DOI

      10.1007/s11081-017-9372-3

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Free-form design of tensegrity - inspired by Snelson’s works2018

    • Author(s)
      J.Y. Zhang and M. Ohsaki
    • Organizer
      International Association for Shell and Spatial Structures
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A heuristic for truss topology optimization under constraint on number of nodes2017

    • Author(s)
      Y. Kanno, S. Fujita
    • Organizer
      International Association for Shell and Spatial Structures
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Mixed-integer second-order cone programming for truss topology optimization with self-weight load and limitation on number of nodes2017

    • Author(s)
      Y. Kanno
    • Organizer
      IEEE International Conference on Industrial Engineering and Engineering Management
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 混合整数2次錐計画による自重を考慮したトラス構造の位相最適化手法2017

    • Author(s)
      寒野 善博,山田 裕通
    • Organizer
      日本建築学会
  • [Presentation] 交互方向乗数法によるトラスの節点数制約つき位相最適化2017

    • Author(s)
      寒野 善博,藤田 慎之輔
    • Organizer
      日本機械学会

URL: 

Published: 2018-12-17  

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