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工学の基礎に現れる偏微分方程式に対する逆問題の解の構成

研究課題

研究課題/領域番号 16540095
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 数学一般(含確率論・統計数学)
研究機関群馬大学

研究代表者

田沼 一実  群馬大学, 工学部, 助教授 (60217156)

研究分担者 中村 玄  北海道大学, 大学院・理学研究科, 教授 (50118535)
芦野 隆一  大阪教育大学, 教育学部, 教授 (80249490)
池畠 優  群馬大学, 工学部, 教授 (90202910)
研究期間 (年度) 2004 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2006年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2005年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2004年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
キーワード弾性体方程式 / 非等方弾性体 / 逆問題 / 保存則方程式 / Rayleigh波 / Stroh formalism / インピーダンストモグラフィー / Dirichlet to Neumann map / 弾性波動 / polarization / 弾性表面波 / 非破壊検査 / shock / flux identification / 導電体 / インピーダンス・トモグラフィー / 数値シミュレーション / 流れ関数 / 一意性
研究概要

逆問題解析を軸に,工学の基礎に現れる偏微分方程式に対して,主として以下の研究成果を得た.
1.非等方弾性体方程式において,非等方性が等方弾性体の弾性テンソルからの摂動によって与えられるとし,摂動には完全な非等方性を仮定したうえで,弾性体の表面を伝わるRayleigh波の速度が,等方弾性体のときと比べてどう変化するかを摂動公式として導いた.21個の非等方弾性テンソルの独立成分の中,どの成分がRayleigh波の速度の一次摂動に影響するかを明確にし,その寄与の仕方をexplicitな公式で表示した.残留応力項を含む場合も,それらのRayleigh波速度の一次摂動への寄与の仕方を明確にした。さらにRayleigh波のpolarization vectorの縦波成分と横波成分の比であるpolarization ratio,およびそれらの成分間の位相変化の一次摂動に対しても同様な考察を行った.以上の結果は,Rayleigh波の観測から弾性体のもつ非等方性,残留応力を決定する逆問題に一つの方向性を示唆すると期待される.
2.導電方程式において,局所化されたDirichlet to Neumann mapから,境界での導電係数および法線方向微分を弱形式で再構成する公式を与え,数値実験で検証を行った.ここでの数値シミュレーションは,境界での導電係数を再構成し次にその値を使って境界法線方向の微分の値を再構成するという従来の帰納的再構成ではなく,Dirichlet to Neumann mapから直接,微分値を再構成する公式に基づくもので,数値的にも高精度で,効率の良い再構成方法であることが検証された.
3.スカラー保存則方程式において,流れ関数を未知とし,解の不連続面であるshockを観測することで流れ関数を同定する逆問題を考察し,流れ関数の一意性の証明,および高階微分係数の再構成を行った.

報告書

(4件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2006 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (13件)

  • [雑誌論文] Perturbation formula for phase velocity of Rayleigh waves in prestressed anisotropic media2006

    • 著者名/発表者名
      Kazumi Tanuma
    • 雑誌名

      Journal of Elasticity 85

      ページ: 21-37

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Perturbation of Rayleigh-waves velocity caused by a fully anisotropic term2006

    • 著者名/発表者名
      Kazumi Tanuma
    • 雑誌名

      Hokkaido University of Technical Report Series in Mathematics 109

      ページ: 24-24

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Perturbation formula for phase velocity of Rayleigh waves in prestressed anisotropic media2006

    • 著者名/発表者名
      Kazumi Tamura, Chi-Sing Man
    • 雑誌名

      Journal of Elasticity 85

      ページ: 21-37

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Perturbation of Rayleigh-wave velocity caused by a fully anisotropic term2006

    • 著者名/発表者名
      Kazumi Tamura
    • 雑誌名

      Hokkaido University of Technical Report Series in Mathematics 24

      ページ: 24-24

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Inverse problems for scalar conservation laws2005

    • 著者名/発表者名
      Hyeonbae Kang
    • 雑誌名

      Inverse Problems 21

      ページ: 1047-1059

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Numerical recovery of conductivity at the boundary from the localized Dirichlet to Neumann map2005

    • 著者名/発表者名
      Gen Nakamura
    • 雑誌名

      Computing 75

      ページ: 197-213

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Inverse problems for scalar conservation laws2005

    • 著者名/発表者名
      Hyeonbae Kang, Kazumi Tamura
    • 雑誌名

      Inverse Problems 21

      ページ: 1047-1059

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Numerical recovery of conductivity at the boundary from the localized Dirichlet to Neumann map2005

    • 著者名/発表者名
      Gen Nakamura, Samuli Siltanen, Kazumi Tamura, Shengzhang Wang
    • 雑誌名

      Computing 75

      ページ: 197-213

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Numerical recovery of conductivity at the boundary from the localized Dirichlet to Neumann map2005

    • 著者名/発表者名
      G.Nakamura
    • 雑誌名

      Computing (印刷中)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Inverse Problems for scalar conservation laws2004

    • 著者名/発表者名
      H.Kang
    • 雑誌名

      Seminar Notes of Mathematical Sciences 7

      ページ: 50-59

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Stroh formalism and Rayleigh waves

    • 著者名/発表者名
      Kazumi Tanuma
    • 雑誌名

      Journal of Elasticity (expository article) (印刷中)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Stroh formalism and Rayleigh waves Inverse problems for scalar conservation laws

    • 著者名/発表者名
      Kazumi Tamura
    • 雑誌名

      expository article in Journal of Elasticity Inverse Problems (In Press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Stroh formalism and Rayleigh waves

    • 著者名/発表者名
      Kazumi Tanuma
    • 雑誌名

      Journal of Elasticity(expository article) (To appear)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2016-04-21  

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