| 研究課題/領域番号 |
19H02049
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18030:設計工学関連
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| 研究機関 | 東京大学 (2020-2021)
京都大学 (2019) |
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研究代表者 |
山田 崇恭 東京大学, 大学院工学系研究科, 准教授 (30598222)
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| 研究分担者 |
正宗 淳 北海道大学, 理学研究院, 教授 (50706538)
黒田 紘敏 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (80635657)
三木 隆生 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 研究員 (80806753)
寺本 央 関西大学, システム理工学部, 准教授 (90463728)
木谷 亮太 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 研究員 (90761619)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2021年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
2020年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2019年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | トポロジー最適化 / 偏微分方程式 / 幾何学的特徴量 / 感度解析 / 設計工学 / デジタルエンジニアリング / 仮想的な物理モデル / 計算力学 / 最適設計 / レベルセット法 / 製造制約 / 積層造形 / 設計生産 / 幾何力学 / DfAM / 製造性の定式化 / 生産性の定式化 / 随伴変数法 / 幾何学的特徴 / 法線ベクトル場の構成 / 設計生産統合型トポロジー最適化 / 山田方程式 / CAE |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，製造工程及び組立工程から要求される様々な幾何学的条件に対する統一的な数理モデルを構築する．さらには，その数理モデルとトポロジー最適化法に基づき，製造工程及び組立工程を考慮した一気通貫型の最適形状創成設計製造法を構築する．このような方法論が構築できれば，製品の最適な形状の創成設計だけではなく，製造工程等の適切な選択も可能となるため，製造及び組立工程をも含めた一気通貫型の最適設計製造システムを構築できる．
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| 研究成果の概要 |
本研究では、ものづくりにおける生産工程から要求される幾何学的な制約条件を、仮想的な物理モデルとして表現される場の偏微分方程式により定式化した。具体的には、定常の拡散系の偏微分方程式を新たに導入し、その場の分布により製造性の表現を可能にした。また、トポロジー最適化法と統合し、設計生産統合型の最適構造創成設計生産法を構築した。さらには、組立性を考慮することで、複数部品から構成される機械構造物の創成設計をも可能にした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究により、生産工程を考慮したトポロジー最適化が可能になった。すなわち、理論的に最適な構造を設計するだけではなく、その製造工程を考慮した上で力学的に最適な構造を創成設計することを可能にした。これにより、多くは学術研究で留まっているトポロジー最適化の研究成果を、広く、ものづくり産業に普及させるための基盤技術を構築することができた。
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