2013 Fiscal Year Annual Research Report
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23656285
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
京谷 孝史 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00186347)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加藤 準治 東北大学, 災害科学国際研究所, 助教 (00594087)
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| Keywords | 応用力学 / 構造最適化 / トポロジー / 制震 / シミュレーション工学 |
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| Research Abstract |
金属やコンクリートをはじめとする建設材料の破壊メカニズムは，概ね解明されているといえる．ところが，「材料の破壊，或いは破壊後の挙動を思い通りにコントロールできるか」という問いに対しては，「不可能である」と言わざるを得ない．本研究は，エンジニアのこれまでの経験的手法に頼らない構造最適化手法という数学的アプローチを用いてそれを可能にする挑戦的研究であり，ここでは，近年盛んに使われる低降伏点鋼制震ダンパーを例に挙げ，その材料降伏後の挙動を適格にコントロールすることで，そのエネルギー吸収性能を最大にする最適化手法を開発することを目的とするものであった．特に本研究における最大の課題は「高精度の感度導出法」の定式化であった．
まず，本研究では，構造のエネルギー吸収性能を向上させるために，異なる2つの材料を組み合わせるという新しい手法の開発に着手した．ここでは，有限要素法の使用を基本とし，von Misesの等方性弾塑性構成則に従った．これらの準備をした上で，構造の材料配置を扱う問題としてトポロジー最適化を実施した．「高精度の感度導出法」については，既往の研究成果をもとにそれらの問題点を抽出し，改善策を提案しつつも我々独自の新しい発想で，その理論を構築した結果，高精度感度の導出に成功した．この手法は，今後の塑性変形の発生を前提とした設計を実施する上で，非常に有効な手法である．これらの成果は，6つの学術論文（4つは掲載済み，2つは査読審査中）ならびに国内外の学会で積極的に発表された．
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