| 研究課題/領域番号 |
20J20977
|
|---|
| 研究種目 |
特別研究員奨励費
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 国内 |
|---|
| 審査区分 |
小区分22020:構造工学および地震工学関連
|
|---|
| 研究機関 | 名古屋大学 |
|---|
研究代表者 |
渡邉 大貴 名古屋大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-24 – 2023-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
|
| 配分額 *注記 |
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2022年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2021年度: 400千円 (直接経費: 400千円)
2020年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
|
|---|
| キーワード | トポロジー最適化 / マルチマテリアル / ３Ｄ－ｐｒｉｎｔｅｒ / 材料界面 / 界面表現法 / 応力制約 / 破壊力学 / 積層造形 / 計算力学 / 応用力学 / 最適設計 / シミュレーション工学 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
複数の異なる材料を適材適所で用いるマルチマテリアル化と，複雑な形でも容易に造形できる３Ｄ－ｐｒｉｎｔｅｒによるものづくりは，これからの新しい製造・生産システムを担う革新的な技術であり，これを社会インフラ構造物の施工にも応用する試みが世界的に進められている．
その一方で，「どの材料をどこに配置するか」という問題に対しては，無限数の設計パターンがあるため，従来の方法で設計を行うことは容易ではない．
そこで，申請者はトポロジー最適化と呼ばれるパワフルな設計ツールをベースとした先進的な設計理論を構築し，３Ｄ－ｐｒｉｎｔｅｒによる未来の社会インフラ構造物の実現に向け，その標準となりうる設計手法の開発を行う．
|
| 研究実績の概要 |
複数の異なる材料を適材適所で用いるマルチマテリアル化と，複雑な形状でも容易に造形できる３Ｄ－ｐｒｉｎｔｅｒによるものづくりは，これからの新しい製造・生産システムを担う革新的な技術であり，これを社会インフラ構造物の施工にも応用する試みが世界的に進められている．本研究は，土木構造物をはじめとする社会インフラ・構造物の破壊を防ぐために，複数の異種材料を活用してそれを可能にする仕組みを見出し，それをマルチマテリアルトポロジー最適化手法の発展系として新たな枠組みを構築するものである．
２０２２年度は，３年間の研究計画の最終年度ということで，理論およびその実装の取りまとめを行った．具体的には，各固体材料および材料界面の強度を考慮したマルチマテリアルトポロジー最適化手法を開発し，その性能検証を行った．その際，評価する等価応力の値について，固体材料には等方性のフォン・ミーゼス応力を仮定した．その一方で，材料界面には引張・圧縮非対称応力規準を採用し，より現実に近い界面を再現した状態で最適化計算を行った．また，応力制約付きトポロジー最適化問題で生じる，特異点問題と呼ばれる問題に対して，それを緩和するための手法を新たに提案した．本提案手法で得られる形状は，界面および固体材料の最大応力値を制御し，構造の安定性を向上させるのに有効であることが確認できた．ここまでの成果については，すでに論文を執筆し，国内外での研究発表を行っている．
|
| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
|
