| 研究課題/領域番号 |
16K05039
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
計算科学
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
山田 崇恭 京都大学, 工学研究科, 助教 (30598222)
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| 研究分担者 |
松本 敏郎 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (10209645)
西脇 眞二 京都大学, 工学研究科, 教授 (10346041)
飯盛 浩司 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (50638773)
石井 智 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主任研究員 (80704725)
泉井 一浩 京都大学, 工学研究科, 准教授 (90314228)
藤井 雅留太 信州大学, 学術研究院工学系, 助教 (90569344)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | トポロジー最適化 / 音響メタマテリアル / 音響・構造連成効果 / 高周波均質化法 / 高次均質化法 / 音響メタサーフェス / 計算力学 / 漸近展開法 / マルチスケール / 音響・構造連成問題 / ラウドネスモデル / 最適設計 / 均質化法 / レベルセット法 / トポロジー導関数 / 局所共振 / 感度解析 / Biotモデル / メタサーフェス |
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| 研究成果の概要 |
本研究では，新しい機能を持つ革新的な音響デバイスの最適構造の創成設計法の構築を目的として，特異な機能を持ったスマート平面構造，いわゆる音響メタサーフェスのトポロジー最適化法の開発を行った．最初に，音響領域と弾性領域を同時に表現可能な二相材料モデルを開発した．次に，二相材料モデルに対するトポロジー導関数を導出し，その妥当性の検証を行った．
具体的な音響メタサーフェスとして，光と空気を透過しつつも，騒音を遮断する防音壁の設計を行った．また，得られた最適構造に基づいて試作器の製造及び検証実験を行った．その結果，有効な結果が得られた．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
メタサーフェスは，特異な性質を持つ人工表面構造である．所望の特異な特性を持つように，その形状設計を行う場合，勘や物理的考察に基づく試行錯誤を行ったとしても，所望の特性を得ることは極めて困難である．本研究では，所望の音響特性を持つ，メタサーフェスの統一的な設計手法の基盤技術を構築し，その有効性を確認した．すなわち，本研究で構築した手法を用いれば，今までにはなかったような特異な特性を持つ新音響デバイスの創成設計が可能となった．
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