2016 Fiscal Year Annual Research Report
Material design applying numerical material testing and decoupling multiscale topology optimization
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26630209
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
加藤 準治 東北大学, 工学研究科, 准教授 (00594087)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
京谷 孝史 東北大学, 工学研究科, 教授 (00186347)
寺田 賢二郎 東北大学, 災害科学国際研究所, 教授 (40282678)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | トポロジー最適化 / ミクロ構造 / マルチスケール解析 / 材料開発 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度は，これまでに開発を進めてきた，「有限要素法単独の分離型マルチスケール解析を用いた，マルチスケールトポロジー最適化法」の精度の向上と「マルチフェーズフィールド法を導入したMPFマルチスケールトポロジー最適化手法」の開発及び妥当性の検証である．マルチフェーズフィールド法による材料組織形態は，秩序変数と呼ばれる変数でコントロールし，本研究ではそれを最適化問題でいうところの，設計変数として取り扱ってきた．よって，最終的に求めたいものは「ミクロ構造のトポロジーを与える秩序変数の最適値の分布（ベクトル）」である．最終年度は，これを算出するための，物理にかなう時間発展方程式を新たに定式化することに成功した．これをベースに，様々な数値計算例を用いてその妥当性を検証した．そして，２相材料構造を仮定した本格的な大規模最適化計算を実施した．ここでは高弾性材料と低弾性材料で構成された２相複合構造を有する材料ミクロ組織の最適なトポロジーを求めた．なお，寺田の並列計算のノウハウを活かして加藤と協働して並列計算用のプログラムに拡張した．最後に得られた結果を吟味し，加藤・寺田・京谷が協働して成果を取りまとめた．
他方，学会での成果発表についても積極的に実施してきた．初年度は国際会議３回，国内会議についても２回の成果発表を行った．このような積極的な活動によって，異分野との研究交流も生まれた．
なお，最終年度は，ゴム系材料のみならず，金属製ダンパーも念頭におきながら，金属の結晶構造の最適化にも挑戦した．
その結果，本成果は近年注目を浴びている積層造形技術との融合が期待されるものであることがわかった．
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Research Products
(6 results)
