2018 Fiscal Year Annual Research Report
Optimum design of functional acoustic devices using the metasurface
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16K05039
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
山田 崇恭 京都大学, 工学研究科, 助教 (30598222)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松本 敏郎 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (10209645)
西脇 眞二 京都大学, 工学研究科, 教授 (10346041)
飯盛 浩司 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (50638773)
石井 智 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主任研究員 (80704725)
泉井 一浩 京都大学, 工学研究科, 准教授 (90314228)
藤井 雅留太 信州大学, 学術研究院工学系, 助教 (90569344)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | トポロジー最適化 / 高周波均質化法 / 高次均質化法 / 漸近展開法 / 音響メタサーフェス / 音響・構造連成効果 / 音響メタマテリアル / 計算力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，高性能あるいは新しい機能を持つ革新的な音響デバイスの最適構造の創成設計法の構築を目的として，特異な機能を持ったスマート平面構造，いわゆる音響メタサーフェスのトポロジー最適化法の開発を行う．
本年度は高周波均質化法のトポロジー最適化への適用可能性について引き続き検討を行ってきた．通常の均質化法では，局所共振現象を考慮できないが，高周波均質化法においては，ユニットセル内における局所固有モードを考慮することで，局所共振現象を考慮可能となる．前年度からの基礎検討の結果，双曲型メタマテリアルの特性を示すモードを得ることに成功した．なお，その局所共振モードに対する固有値は，ユニットセル形状に依存するため，最適化の過程において変化する．所望の伝搬特性を持つメタ構造の設計には，所望の周波数に対して，所望の特性を得る必要がある．そこで本年度の新たな試みとして，所望の周波数において，メタ構造が実現できるように，固有値の制約を考慮した方法論の構築を行った．その結果，いくつかのメタ構造を組み合わせることにより，特定の周波数において，特異な波動伝搬を実現できることを確認できた．
また，光と空気を透過し，音を遮断する新機能メタサーフェスの実験については，昨年度に引き続いて実施し，特定の周波数において，所望の特性が得られることを確認した．今後，実用化に向けたより高精度な実験方法並びに広帯域化への拡張が必要となることがわかった．
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