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機構・構造・制御系の進化的自動最適化設計シミュレーション法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 13450091
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 機械力学・制御
研究機関東京工業大学

研究代表者

大熊 政明  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (60160454)

研究分担者 中原 健志  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (00334516)
田村 晋司  東京工業大学, 大学院・情報理工学研究科, 助手 (70323798)
梶原 逸朗  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (60224416)
研究期間 (年度) 2001 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
15,200千円 (直接経費: 15,200千円)
2003年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2002年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2001年度: 11,500千円 (直接経費: 11,500千円)
キーワード構造最適設計 / 構造動力学 / トンボの羽構造 / 計量高剛性設計 / 精密有限要素モデル / 非線形最適化 / 制振制御 / コンロッド / 軽量高剛性設計 / 機械力学 / 最適設計法 / 振動制御 / 騒音制御 / 自動有限要素モデル作成法 / 進化型自動構造最適化 / 構造動特性 / 有限要素法 / シミュレーション / 運動制御 / トンボの羽 / ロボット
研究概要

まず,進化型構造最適化アルゴリズムの構造動力学的最適化への理論拡張を行った.その妥当性を検証するために,プログラムシステムを構築して,いくつかの基礎的適用対象物に加えて,あるエンジンのクランクシャフト・コンロッド・ピストン機構の中のコンロッドについて最適設計を行った.強度,剛性および共振回避のための高固有振動数をすべて適切に確保しながら軽量化設計を行う最適化解を得た.研究上作成したプログラムの発展を図ることで第三者使用に耐え得る汎用プログラム開発の見通しもつけられた.
宇宙空間構造物設計への示唆などを与えられることなどを工学的動機としてのトンボの羽の構造動力学的研究については,実際の羽(アキアカネ)の精密観察を行い,その観察と計測と昨年度のモデル化研究で得られた知見とを利用して,さらに精密なモデル作成を行った.具体的には網脈座標と寸法の精密化および羽のそりもモデル化に組み込むことで,実験によって得られる実際の羽の動特性と良く一致する特性を有するモデルが構築できた.網脈の模様についての最適化視点からの考察も行ったが,この点については明確な解釈を得る結果は得られなかった.
制御に関する研究としては,制御理論の整理は騒音制御理論も含めて行い,騒音低減化のための構造最適化としての薄板構造の折り曲げや押し出し変形による構造最適化と制振静粛制御法の研究を行った.
最新の成果についての公表は平成16年度に開催の国際会議での発表も含めて計画立てている.

報告書

(4件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (28件)

  • [文献書誌] 金 裕永: "三次元構造物の形態自動最適化に関する研究"学位論文(東京工業大学). (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Woo Young Kim, Takeshi Nakahara, Masaaki Okuma: "An Evolutionary Optimization Method for Designing Three-Dimensional Structures"Proceedings of the 5^<th> World Congress on Structural and Multi-disciplinary Optimization. (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Naoto Fuse, Masaaki Okuma, Jin-Young Jeon, Takeshi Nakahara: "A Study on Noise Reduction of Vibrating Plate by its Curvature Optimum Design and Optimum Rib Attachment"The 10^<th> International Conference on Sound and Vibration. (CD-ROM). 3917-3924 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 金 祐永, 中原健志, 大熊政明: "三次元構造物の自動最適化のための生長変形法の開発(第2報 動力学最適化の基本アルゴリズムの開発と基礎検討)"日本計算工学会・論文集 http://save.k.u-tokyo.ac.jp/jsces/. (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 大熊政明, 天野淳之, 中原健志: "3Dデジタイザーと実験データ利用による高精度有限要素モデルの作成法"日本機械学会機械力学計測制御部門講演会D&D2003 CD-ROM講演論文集. (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Woo Young KIM: "Dissertation of ph.D degree"Tokyo Institute of Technology. (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Woo Young KIM, Takeshi NAKAHARA, Masaaki Okuma: "An Evolutionary Optimization Method for Designing the Three-Dimensional Structures (The 1st Report : Fundamental Algorithm and Basic Application Study on Statics),"Journal of JSCES. Vol.5, No.20020019. 25-31 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Woo Young KIM, Takeshi NAKAHARA, Masaaki OKUMA: "An Evolutionary Optimization Method for Designing Three-Dimensional Structures, (The 2nd Report : Fundamental Algorithm on Dynamics and Basic Case Study),"Journal of JSCES, http://save.k.u-tokyo.ac.jp/jsces/. (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Woo Young Kim, Takeshi Nakahara, Masaaki Okuma: "An Evolutionary Optimization Method for Designing Three-Dimensional Structures,"Proceedings of the 5^<th> World Congress on Structural and Multi-disciplinary Optimization. (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Naoto Fuse, Masaaki Okuma, Jin-Young Jeon, Takeshi Nakahara: "A Study on Noise Reduction of Vibrating Plate by its Curvature Optimum Design and Optimum Rib Attachment,"proceedings of The 10^<th> Intenational Conference on Sound and Vibration. (CD-ROM). 3917-3924 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takeshi Nakahara, Masaaki Yamamoto, Yusuke Ohya, Masaaki Yamamoto: "Bolt loosening detection using vibration characteristics of thin plate with piezoelectric elements,"Proceedings of SPIE Vol.5391, Sensors and Smart Structures Technologies for Civil, Mechanical, and Aerospace System. (2004)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Woo Young KIM, Ph.D Dissertation: ""A Study on Evolutionary Optimization Method for Designing Three-Dimensional Structures""Tokyo Institute of Technology. (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hisayoshi Matsuoka, Masaaki Okuma: "New method of modal anarysis for cirindrical structure by standing wave separation and application of tire modeling,"Transactions of JSME. 68-375. 3322-3328 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masaaki Okuma: "Experimental Spatial Matrix Identification and a Consideration of the Relationship between the Uniqueness of Solution and the Practical Implementation,"International Conference Proceedings of Experimental and Theoretical Mechanics 2002. 190-197 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Taro Tomatsu, Modak S., Masaaki Okuma, Kundra T.: "Identification and prediction of F-shape structure dynamics by spatial matrix identification method,"proceedings of ISMA2002. (CD-ROM). (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hisayoshi Matsuoka, Masaaki Okuma: "A new experimental modal parameter estimation method for cylindrical structures by standing wave decomposition and application to tire modeling,"proceedings of ISMA2002. (CD-ROM). (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takeshi Nakahara, Masaaki Okuma: "On the Development of Real-Time Structural Health monitoring Methods (1st Report, Measurement of Frequency Response Functions under Steady Operational Condition),"Transactions of JSME. 67-660. 2476-2483 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 金 裕永: "三次元構造物の形態自動最適化に関する研究"学位論文(東京工業大学). (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Woo Young Kim, Takeshi Nakahara, Masaaki Okuma: "An Evolutionary Optimization Method for Designing Three-Dimensional Structures"Proceedings of the 5^<th> World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization. (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Naoto Fuse, Masaaki Okuma, Jin-Young Jeon, Takeshi Nakahara: "A Study on Noise Reduction of Vibrating Plate by its Curvature Optimum Design and Optimum Rib Attachment"Proceedings of The 10^<th> International Conference on Sound and Vibration. (CD-ROM). 3917-3924 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 金 祐永, 中原健志, 大熊政明: "三次元構造物の自動最適化のための生長変形法の開発(第2報 動力学最適化の基本アルゴリズムの開発と基礎検討)"日本計算工学会・論文集 http://save.k.u-tokyo.ac.jp/jsces/. (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 大熊政明, 天野淳之, 中原健志: "3Dデジタイザーと実験データ利用による高精度有限要素モデルの作成法"日本機械学会機械力学計測制御部門講演会D&D2003 講演論文集. (CD-ROM). (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 金 祐永: "動特性最適化のための生長変形法の開発"日本機械学会機械力学計測制御部門講演会D&D2002. (CD-ROM). (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 吉田 実: "新しい成長変形型最適化設計法とピストンクランク機構モデルへの適用事例"日本機械学会第5回最適化シンポジウム講演論文集. No.02-03. 101-106 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 金 祐永: "三次元構造物の自動最適化のための成長変形法の開発"日本機械学会第5回最適化シンポジウム講演論文集. No.02-03. 101-106 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 大熊政明: "モード解析による構造動力学の観点からのトンボの羽の基礎研究"日本機械学会機械力学計測制御部門講演会D&D2002. (CD-ROM). (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Taro Tomatsu: "Identification and prediction of F-shape structure dynamics by spatial matrix identification method"CD-ROM proceedings of ISMA2002. (CD-ROM). (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 大熊 政明 他: "IMPROVEMENT OF A STRUCTURAL PART OF ROBOTIC MACHINE BY A NEW STRUCTURAL OPTIMIZATION"CD-ROM Proceedings of TITech COE/Super Mecharo-Systems Symposium 2001. (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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