2012 Fiscal Year Annual Research Report
電磁波デバイスを対象としたマルチスケールトポロジー最適化
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22360041
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
西脇 眞二 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10346041)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
寺田 賢二郎 東北大学, 学内共同利用施設等, 教授 (40282678)
大門 真 株式会社豊田中央研究所, その他部局等, 研究員 (70443819)
泉井 一浩 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90314228)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 構造最適化 / マルチスケール解析 / メタマテリアル / 電磁波デバイス / 有限要素法 |
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| Research Abstract |
本研究では，新しい機能をもつ，あるいは高機能をもつ革新的な電磁波デバイスの構造創成を目的に，デバイスを構成する材料構造であるミクロ構造と，デバイス自身の構造であるマクロ構造の構造設計を同時に，かつ有機的に実施することが可能な，両スケールの構造創成設計を統合化したマルチスケールにおける構造創成設計法を，トポロジー最適化に基づき構築する．この方法が確立されれば，数学的および力学的見地に基づき高機能なリモートセンシングデバイスやフェーズドアレーアンテナなどの構造設計が可能となる．
昨年度には，ミクロ構造のトポロジー最適化手法の開発の一環として，誘電体メタマテリアル最適構造設計を対象に方法論を構築するとともに，簡単な設計例により，その有効性を検証した．また，マクロスケールのトポロジー最適化手法の方法論を構築し，その方法をパッチアンテナの最適設計法に適用し，その有効性を確認した．さらに，上述のミクロ構造の最適化とマクロ構造の最適化の統合化について，基礎検討を行った．
本年度は，前年度に引き続き，誘電体メタマテリアル最適構造設計を対象に，より現実的な構造設計を可能とするため，製造要件等の幾何条件を考慮可能なようにミクロ構造のトポロジー最適化手法を見直すとともに，方法論の改善を行うための検討を行ってきた．併せて，誘電体メタマテリアルの大量生産可能とするため射出成形法を利用した製造法の検討を行った．他方，マクロ構造のトポロジー最適化手法については，方法論を，フェライト材料の特性を考慮可能な方法に拡張し，さらに開発した方法を金属導波管とクローキングデバイスの最適構造設計に適用し，その有効性を検証した．また，前年度に引き続き，ミクロ構造の最適化とマクロ構造の最適化の統合化手法の開発の一環として，誘電体メタマテリアルを用いた電磁波デバイスのトポロジー最適化手法の開発を検討した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究分担者，研究協力者のご支援，ご指導により，当初計画通りに，研究が進められている．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度も，研究分担者，研究協力者と密な連携を図りながり，研究計画則して進めていく予定である．また，さらなる展開を期待して，海外の研究者との連携も積極的にはかっていきたい．
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Research Products
(6 results)
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[Journal Article] Level Set-based Topology Optimization for the Design of an Electromagnetic Cloak with Ferrite Material2013
Author(s)
Otomori, M., Yamada, T., Andkjaer, J., Izui, K., Nishiwaki, S., and Kogiso, N.
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Journal Title
IEEE Transactions on Magnetics
Volume: 未定
Pages: 未定
Peer Reviewed
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[Presentation] Level Set-Based Structural Topology Optimization of Metallic Waveguide Loaded with Ferrite2012
Author(s)
Otomori, M., Yamada, T., Izui, K., and Nishiwaki, S.,
Organizer
14th AIAA/ISSMO Multidisciplinary Analysis and Optimization Conference
Place of Presentation
Indianapolis, Indiana, USA
Year and Date
20120917-20120919
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