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振動モード間の共鳴を基礎とした結合振動子系にみられる波動解析への新たな展開

研究課題

研究課題/領域番号 18K11476
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分61040:ソフトコンピューティング関連
研究機関千葉工業大学

研究代表者

清水 邦康  千葉工業大学, 工学部, 教授 (10409451)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2019年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
キーワード結合振動子 / 波動 / 摂動法 / 振動モード / 非線形波動 / 平均化法 / 結合発振器 / パターン形成 / 多重モード振動
研究成果の概要

本研究では, 発振器結合系の理論解析において, スペクトル分解における退化周波数を考慮した計算過程を摂動法の一種である平均化法を用いる際に適用した. 本研究で対象とする双安定性を有する非線形発振器の相互結合系においては多数の共存解が存在する. 本研究では導出された近似理論解の安定性を評価してどのような共存解が存在するか調べた. その結果, 複数の解が時空間的に振動エネルギーが移動する波動解に相当することを示した. また, 理論的に導出された波動解は, 回路実験においても観測可能であることを示した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

離散的な振動子が多数結合される系は多自由度となり, 自由度の数だけ振動モードが発生し, この振動モードの理解がこのような系の適切な設計に欠かせない. 振動の減衰・復元メカニズムなどに非線形性が関与する場合に, 振動エネルギーが局在化する現象やその応用に関して注目されているが, このような非線形系では単純な振動モードの重ね合わせとして議論できないことが, その適切な活用や設計を妨げる障壁となっている. 本研究で想定した振動モード間の共鳴は, 非線形結合振動子系では自然に起こりうると考えられ, 本研究で用いた解析手法を同様に用いれば, 移動型の振動解や発振パターン解析への波及効果が見込める.

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 11件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Analysis of averaging method for propagating and standing waves in five mutually-coupled bistable oscillators2022

    • 著者名/発表者名
      Kuniyasu Shimizu
    • 雑誌名

      NOLTA, IEICE

      巻: E13-N

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Analytical study on localized waves in mutually-coupled five bistable oscillators2020

    • 著者名/発表者名
      Kuniyasu Shimizu
    • 雑誌名

      Proceedings of 2020 International Symp. on Nonlinear Theory and Its Applications

      巻: 1 ページ: 226-229

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analytical study on a micro-cantilever probe model with one degree of freedom for atomic force microscopy2020

    • 著者名/発表者名
      Tsugumi Aikawa, Kuniyasu Shimizu
    • 雑誌名

      Proceedings of 2020 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing

      巻: 1 ページ: 343-346

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Numerical study on injection locked and unlocked states in two-coupled multi-phase ring oscillators2020

    • 著者名/発表者名
      Seiya Takano, Kuniyasu Shimizu
    • 雑誌名

      Proceedings of 2020 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing

      巻: 1 ページ: 339-342

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Amplitude Decaying Characteristic in a One-Dimensional Continuous Microcantilever Probe Model2019

    • 著者名/発表者名
      Akira Sewaki, Kuniyasu Shimizu
    • 雑誌名

      Journal of Signal Processing

      巻: 23 号: 4 ページ: 137-140

    • DOI

      10.2299/jsp.23.137

    • NAID

      130007681697

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Influence of a Heterogeneous Sample Surface on a Driven Microcantilever Probe Model2019

    • 著者名/発表者名
      Yuma Sato, Kuniyasu Shimizu
    • 雑誌名

      Journal of Signal Processing

      巻: 23 号: 4 ページ: 141-144

    • DOI

      10.2299/jsp.23.141

    • NAID

      130007681696

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Pattern formation originating from multimode oscillations in five-coupled bistable oscillators2019

    • 著者名/発表者名
      Kuniyasu Shimizu, Tetsuro Endo
    • 雑誌名

      Proceedings of IEEE International Symposium on Circuits and Systems 2019

      巻: 1 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1109/iscas.2019.8702467

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase relationship of propagating waves in coupled bistable oscillators2019

    • 著者名/発表者名
      Kuniyasu Shimizu, Tetsuro Endo
    • 雑誌名

      Proceedings of 2019 International Symp. on Nonlinear Theory and Its Applications

      巻: 1 ページ: 1-4

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Side-band frequency components in a driven micro-cantilever probe continuous model of amplitude-modulation atomic force microscope2019

    • 著者名/発表者名
      Akira Sewaki, Nobuo Satoh, Kuniyasu Shimizu
    • 雑誌名

      Proceedings of 2019 International Symp. on Nonlinear Theory and Its Applications

      巻: 1 ページ: 1-4

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental and numerical observation of successive mixed-mode oscillation-incrementing bifurcations in the extended Bonhoeffer-van der Pol oscillator2018

    • 著者名/発表者名
      Kuniyasu Shimizu and Naohiko Inaba
    • 雑誌名

      International Journal of Bifurcations and Chaos

      巻: 2018 号: 14 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1142/s0218127418300471

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Complete mixed-mode oscillation synchronization in weakly coupled nonautonomous Bonhoeffer-van der Pol oscillators2018

    • 著者名/発表者名
      N. Inaba, H. Ito, K. Shimizu, H. Hikawa
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics (PTEP)

      巻: Volume 2018, Issue 6 号: 6 ページ: 1-15

    • DOI

      10.1093/ptep/pty065

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Velocity of propagating waves in weakly five-coupled bistable oscillators2018

    • 著者名/発表者名
      Kuniyasu Shimizu, Tetsuro Endo
    • 雑誌名

      Proceedings of 2018 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications

      巻: 1 ページ: 575-578

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Demonstration of various synchronized and synchronized mixed-mode oscillations from a two-coupled driven Bonhoeffer-van der Pol Oscillator2018

    • 著者名/発表者名
      Katsuhiro Ogawa, Naohiko Inaba, Tetsuro Endo, Kuniyasu Shimizu
    • 雑誌名

      Proceedings of 2018 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications

      巻: 1 ページ: 227-230

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 原子間力顕微鏡モデルのハーモニックバランス法による近似理論解の導出2022

    • 著者名/発表者名
      吉田崚人, 清水邦康
    • 学会等名
      電子情報通信学会 東京支部学生会 第27回研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ケルビンプローブフォース顕微鏡1次元連続体カンチレバーモデルにおける周波数特性に関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      坪久田崇史, 清水邦康
    • 学会等名
      電子情報通信学会 東京支部学生会 第27回研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Oscillation mode analysis of a propagating wave in mutually-coupled bistable oscillators2021

    • 著者名/発表者名
      Kuniyasu Shimizu
    • 学会等名
      LCM2021(Localisation in condensed matter)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 原子間力顕微鏡1自由度モデルの周波数応答に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      吉田崚人, 清水邦康
    • 学会等名
      2021年電子情報通信学会NOLTAソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ケルビンプローブフォース顕微鏡1自由度連続体カンチレバーモデルにおける2次振動モードの周波数特性に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      坪久田崇史, 清水邦康
    • 学会等名
      2020年電子情報通信学会基礎・境界ソサイエティ/NOLTAソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 1次元カンチレバーモデルでの1次及び2次振動モードの定常振幅値と探針試料間距離の関係2019

    • 著者名/発表者名
      瀬脇 顕, 清水 邦康
    • 学会等名
      2019年電子情報通信学会 NOLTAソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Influence of number of inverters in a two-coupled ring oscillators2019

    • 著者名/発表者名
      Seiya Takano, Kuniyasu Shimizu
    • 学会等名
      IEEE Workshop on Nonlinear Circuit Networks
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マイクロカンチレバープローブモデルにおける探針試料間が位相特性に及ぼす影響2019

    • 著者名/発表者名
      廣田吉将, 佐藤悠真, 清水邦康
    • 学会等名
      電子情報通信学会非線形問題研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Numerical study of mechanical oscillating behavior of Kelvin probe force microscope model2019

    • 著者名/発表者名
      Daiki Uchida, Akira Sawaki, Kuniyasu Shimizu
    • 学会等名
      2019 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental study of propagating wave phenomena in five-coupled bistable oscillators2019

    • 著者名/発表者名
      Masaru Takahashi, Kuniyasu Shimizu
    • 学会等名
      2019 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 1次元連続体カンチレバープローブモデルにおける原子間力が高次モード成分に及ぼす影響に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      瀬脇顕, 清水邦康
    • 学会等名
      2018年電子情報通信学会基礎・境界ソサイエティ/NOLTAソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Amplitude variational characteristics of a driven micro-cantilever continuous probe model2018

    • 著者名/発表者名
      Akira Sawaki, Kuniyasu Shimizu
    • 学会等名
      IEEE Workshop on Nonlinear Circuit Networks
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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