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非均質構造材料の設計・評価・モデリングへのニューラルネットワークの応用

研究課題

研究課題/領域番号 05302029
研究種目

総合研究(A)

配分区分補助金
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関東京大学

研究代表者

矢川 元基  東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (40011100)

研究分担者 奥田 洋司  横浜国立大学, 工学部, 助教授 (90224154)
吉村 忍  東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (90201053)
関東 康祐  豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (60177764)
中垣 道彦 (中垣 通彦)  九州工業大学, 情報工学部, 教授 (90207720)
福田 収一  東京都立科学技術大学, 工学部, 教授 (90107095)
邉 吾一  日本大学, 生産工学部, 教授 (90060079)
菊池 正紀  東京理科大学, 理工学部, 教授 (90107540)
本間 寛臣  豊橋技術科学大学, エネルギー工学系, 教授 (70016583)
結城 良治  生産技術研究所, 助教授 (70114709)
研究期間 (年度) 1993 – 1995
研究課題ステータス 完了 (1995年度)
配分額 *注記
10,600千円 (直接経費: 10,600千円)
1995年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
1994年度: 4,200千円 (直接経費: 4,200千円)
1993年度: 4,300千円 (直接経費: 4,300千円)
キーワード階層型ニューラルネットワーク / 計算力学 / 破壊力学 / 傾斜機能材料 / 複合材料 / 欠陥同定 / モデル簡略化 / 逆問題 / 簡略化モデル / 溶接材料 / 傾料機能材料
研究概要

非均質構造材料には、多様な要求に応えるために複数の素材を積層化、分散化、傾斜機能化によって組み合わせたいわゆる複合材と、均質構造材料を接着・接合・溶接した構造が含まれる。均質材と比較すると、これらに共通する特徴として、構成素材の物性値の差、混合比率、混合法が材料のマクロ性能(剛性、破壊強度、継ぎ手効率、振動特性、熱、電気特性など)を決定する制御パラメータとして加わることが挙げられる。このために、設計、評価、モデリングなどの作業が格段に難しくなる。
本研究では、悪構造(ill-posed)の逆問題解析や最適化問題解析において特に大きな能力を発揮するニューラルニットワークと高精度の定量的な解析能力を有する計算力学シミュレーションを組み合わせた、非均質構造材料に対する高精度かつ高効率の設計・評価・モデリング手法について総合的に研究を行う。
本年度は、次の研究を行った。(1)従来定式化の困難であった傾斜機能材料の熱弾塑性域における構成則を、ランダム球状粒子分散モデルを仮定したマイクロメカニックモデル解析とニューラルネットワークを組み合わせて構築した。(2)ニューロ非破壊検査法については、3次元欠陥を電位差法で評価する問題を対象に、3次元き裂部材の自動有限要素法解析と並列処理技術を用いて学習データ作成プロセスの大幅な効率化を達成した。また、ニューラルネットワークと並列有限要素法解析コードを組み合わせ超音波非破壊検査システムを構築し、斜め欠陥の同定を行った。(3)ニューラルネットワークに基づく逆問題解析手法を繊維強化複合材積層梁の固有振動数と振動モードの変化からその損傷位置や程度を同定する問題に適用した。(4)概略形状を4分木を利用して階層化し、符号化形態表現法を利用してリスト化し、この概略形状と外力の関係から、ニューロを用いて簡易な力学モデルへと変換した。

報告書

(4件)
  • 1995 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1994 実績報告書
  • 1993 実績報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (31件)

  • [文献書誌] 邊、木野山: "ニューラルネットワークによるCFRP対称積層板の座屈設計" 日本機械学会論文集(A編). Vol.60 No.570. 569-574 (1994)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Oishi, K.Yamada, S.Yoshimura & G.Yagawa: "Quantitative Nondestructive Evaluation with Ultrasonic Method Using Neural Networks and Computational Mechanics" Computational Mechanics. Vol.15. 521-523 (1995)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G.Yagawa, A.Matsuda, H.Kawate & S.Yoshimura: "Neural Network Approach to Estimate Stable Crack Growth in Welded Specimens" Int.Pres.Vessels & Piping. Vol.63. 303-313 (1995)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yoshimura, Y.Saito and G.Yagawa: "Identification of Two Dissimilar Surface Cracks Hidden in Solid Using Neural Networks and Computational Mechanics" Computer Modeling and Simulation in Eng.Vol.1. 477-491 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 大石、山田、吉村、矢川: "ニューラルネットワークと計算力学に基づく超音波欠陥同定(斜め欠陥の同定とロバスト性の検証)" 日本機械学会論文集(A編). Vol.62. 2350-2357 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yoshimura, A.Matsuda & G.Yagawa: "New Regularization Method by Trasformation for Neural Network Based Inverse Analyses and Its Application to Structure Identification" Int.J.for Numer.Methods in Eng.Vol.39. 3953-3968 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G.Ben, Kinoyama: "Buckling Design of CFRP Symmetric Multilayred Plate Using Neural Networks" Journal of JSME. Vol.60A,No.570. 569-574 (1994)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Oishi, K.Yamada, S.Yoshimura & G.Yagawa: "Quantitative Nondestructive Evaluation with Ultrasonic Method Using Neural Networks and Computational Mechanics" Computational Mechanics. Vol.15. 521-523 (1995)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G.Yagawa, A.Matsuda, H.Kawate & S.Yoshimura: "Neural Network Approach to Estimate Stable Crack Growth in Welded Specimens" Int.J.Pres.Vessels & Piping. Vol.63. 303-313 (1995)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yoshimura, Y.Saito and G.Yagawa: "Identification of Two Dissimilar Surface Cracks Hidden in Solid Using Neural Networks and Computational Mechanics" Computer Modeling and Simulation in Eng.Vol.1. 477-491 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Oishi, K.Yamada, S.Yoshimura & G.Yagawa: "Quantitative Nondestructive Evaluation with Ultrasonic MethodUsing Neural Networks and Computaitonal Mechanics (Identification of Inclined Defect and Verification of Robustness)" Journal of JSME. Vol.62. 2350-2357 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yoshimura, A.Matsuda & G.Yagawa: "New Regularization Method by Transformation for Neural Network Based Inverse Analyzes and Its Application to Structure Identification" Int.J.for Numer.Methods in Eng.Vol.39. 3953-3968 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A. Oishi, K. Yamada, S. Yoshimura, G. Yaguwa: "Quantitative Nondestructive Evalnation with Ultrasonic Method using Neural Networks and Computational Mechanics" Computational Mechanics. Vol.15. 521-533 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] G. Yagawa, A. Matsuda, H. Kawate, S. Yoshimara: "Neural Network Approach to Estimate Stable Crack Growth in Welded Specimens" Int. J. Rres. Ves. & Piping. Vol.63. 303-313 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] S. Yoshimura, Y. Saito, G. Yagawa: "An Automated Inverse Andlysis System Using Neural Networke and Computational Mechanics with Its Application to ldentification of 3-D Crack Shape Hidden in Solid." 13th Int. Conf. Structural Mechanics in Reactor Technology. Vol.2. 473-478 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 青木義男,邉,吾一: "円孔を有する先端複合材料積層板の振動特性" 日本機械学会論文集(A編). Vol.60-No.583. 575-580 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] M. Nakagaki, R. Kuranari, Y. Shibata, S. Hagihara: "Elastoplastic Crack Andlysis of Thermally Shacked Furctionally Giaded material with Neural Network Application" 1995 ASME/JSME Rressre Vessele & Prping Conf.PuP-Vol.304. 115-120 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 大石篤哉、山田勝稔.吉村 忍、矢川元基: "EWSネットワークによる動的問題の並列有限要素解析" 日本機械学会論文集(A編). Vol.62-No.593. (1996)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 吉村,松田,矢川: "ニューラルネットワークに基づく逆問題解析法のための学習データ適切化法" 日本機械学会論文集C編. 60. 4260-4266 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] A.Oish,K.Yamada,S.Yoshimura,G.Yagawa: "Quantitative Nordestructive Examination with Ultrasonic Method Using Neural Networks and Computational Methanics" Computational Mechanics. (印刷中). (1995)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] 井上,赤星,原田: "分子動力学法援用による破壊記述パラメータ" 日本機械学会論文集A編. 60. 2236-2241 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] M.Nakagaki,R.Kuranari,Y.Shibata,S.Hagihara: "Elastoplastic Crack Analysis of Thermally Shocked Functionally Graded Material with Neural Network Application" 1995 ASME/JSME Pressure Vessels &Piping Conf.(発表予定). (1995)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] S.Yoshimura,Y.Saito,G.Yagawa: "An Automated Inverse Analysis System Using Neural Networks and Computational Mechanics with Its Application to Identification of 3-D Crack Shane Hidden in Solid" 13th Int.Conf.Structural Mechanics in Reactor Technology. (発表予定). (1995)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] 福田・山崎: "ヒューマンフレンドリーな曲線生成法の開発" 日本機械学会論文集C編. 60. 3657-3661 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] 大石篤哉、山田勝稔、吉村忍、矢川元基: "ニューラルネットワークと計算力学に基づく欠陥同定(超音波非破壊検査への応用)" 日本機械学会論文集A編. 60. 264-272 (1994)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] 矢川元基、吉村忍、大石隆寛: "階層形ニューラルネットワークと計算力学による三次元き裂の形状同定" 日本機械学会論文集A編. 59. 526-534 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] 矢川元基、吉村忍、川手秀樹、松田聡浩: "非均質材料の非線形破壊力学評価におけるニューラルネットワークアプローチ" 日本材料学会第7回破壊力学シンポジウム講演論文集. 270-274 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] S.Yoshimura,G.Yagawa: "Inverse Analysis by Means of Neural Network and Computational Mechanics:Its Application to Structural Identification of Vibrating Plate" Inverse Problems (Specialized Monogragh of ICES'92). 184-193 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] 邊吾一、西恭一: "ニューラルネットワークのCFRP弾性係数設計への応用" 日本機械学会論文集A編. 58. 31-37 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] 赤星保浩、吉村忍、矢川元基、曽根田直樹、酒井高行、井上昌信: "ニューラルネットワークの渦電流探傷システムへの応用" 第14回計算電気・電子工学シンポジウム講演論文集. 247-250 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] 結城良治編: "界面の力学" 培風館, 283 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書

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公開日: 1993-04-01   更新日: 2016-04-21  

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