2019 Fiscal Year Research-status Report
Development of oscillation control bearing based on the unsteady topology optimal design analysis
| Project/Area Number |
18K03897
|
|---|
| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
|---|
Principal Investigator |
倉橋 貴彦 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (00467945)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | トポロジー最適化 / ベアリング / 乗り心地 / 有限要素法 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
令和元年度では，非定常問題および定常問題に対してトポロジー最適化プログラムによりひずみエネルギーを最小とするベアリング形状に関する考察を行った．ひずみエネルギーの最小化に対しては，随伴変数法を適用し，非定常モデル・定常モデルに対する弾性変形解析に対しては三次元有限要素法（六面体要素使用）を適用した．時間方向の離散化にはニューマークのβ法を適用した．非定常モデルについては検証例題として，片持ちばりモデルに対するトポロジー最適化を実施した．現状では，テストモデルに対して結果は得られているが検討例が少ないため，引き続き作成したプログラムの検証を実施し，自動車部品のモデルへ拡張する予定である．定常モデルについては，初期密度を変えたトポロジー最適化を実施し，評価関数が収束した際のひずみエネルギーの値と初期密度の関係を整理し，考察を行った．また，トポロジー最適化により得られた形状に対して，3Dプリンタにより樹脂製の自動車部品を製作し，加振試験も実施した．結果として，自動車部品の軽量化を行うことにより，固有振動数が下がる傾向を確認することができた．学会活動としては，日本応用数理学会2019年度年会にて研究成果を報告した．今までの研究の成果については，今後，整理し査読付きのジャーナル誌へ投稿していく予定である．また，「自動車の乗り心地の評価」および「樹脂製の自動車部品に対する加振試験」の内容も論文として整理し，長岡工業高等専門学校の紀要論文へ投稿し受理された．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ひずみエネルギーを最小とするトポロジー最適化プログラムについて，非定常モデルに関するプログラムの構築および定常プログラムモデルに関する検証を行った．非定常モデルに対するプログラムについては，定常モデルと同様に自己随伴関係を導けることから，支配方程式である三次元の振動方程式を解くことにより得られる各節点における変位応答値を用いて，感度ベクトルを計算し，全時間におけるひずみエネルギーの積分値が最小となるトポロジー最適化を行うことのできるプログラムの構築を行った．サンプルとして片持ちばりのモデルについて検証をしており，結果の妥当性等の検証を行っているところである．また，定常モデルに対する検証としては，各初期密度のモデルについて，評価関数が収束した際（最適化計算が終了した際）のひずみエネルギーを整理し，考察を行った．また，自動車の乗り心地評価（脳波測定による検討）では，実際に自動車に乗り脳は測定を行い，フェイススケールスコアという指標を用いて得点評価を行ったところ，乗り心地評価を定評的に評価できそうであるという検討結果が得られた．当初の目標であったVRゴーグルを使用した仮想空間上における自動車乗り心地の評価や，評価に自己組織化マップを使用する点については継続的に検討を続けているところである．
|
| Strategy for Future Research Activity |
現状では，非定常モデルに対するトポロジー最適化は，テストモデルに対して結果は得られているが検討例が少ないため，今後さらなる数値実験を実施する予定である．完成後は，ベアリングモデルへ適用し，非定常荷重下におけるひずみエネルギー最小化構造について考察を行う予定である．また，今までの研究成果を国際会議や，国内外の研究雑誌への投稿を見据えてまとめていく予定である．また，脳波計測についても，自己組織化マップへの適用を行い，乗り心地の分類が可能なように検討を実施していく予定である．
|
| Causes of Carryover |
研究室内の資材により賄えた分，令和元年度は使用額が計画当初より変わったが，差額分については令和二年度計画の研究内容や研究報告の際に充てる予定である．
|
