| 研究課題/領域番号 |
20J21650
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分23010:建築構造および材料関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
早川 健太郎 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2022年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2021年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2020年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
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| キーワード | エネルギー最小化 / 分岐経路 / 計算時間削減 / 剛体折紙の安定性 / 釣合経路解析 / 分岐現象 / 曲面近似 / 切り紙 / 曲面形状生成 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
剛体折紙とよばれる面の変形を許容せず折線部分の回転のみで全体形状が変化する折紙モデルを多自由度メカニズムとして扱い，その変形特性の評価とメカニズムの設計を一貫した数理モデルを用いて実行する。まず，多自由度メカニズムの一般的な変形状態や境界条件における変形特性の判定法と大変形モードの抽出法を提示する。続いて，剛体折紙で精度よく目標形状を近似するために，可展面などを用いて初期の目標曲面を剛体折紙による近似に最適化する。さらに，設計者が意図した挙動を示すメカニズムやその支持機構の設計法を確立し，展開構造の設計自由度を飛躍的に向上させることで，空間構造の新たな設計・施工法の開発につなげる。
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| 研究実績の概要 |
令和4年度は昨年度に引き続き，多自由度剛体折紙の荷重下での変形メカニズムの詳細な解析に関する研究を実施した。また，令和4年5月から7月の約3か月間，英国のThe University of Cambridgeに滞在し，現地研究者と剛体折紙の安定性に関する共同研究を実施した。
多自由度剛体折紙の変形メカニズムの解析では，昨年度開発したエネルギー最小化による剛体折紙の釣合経路の探索手法を用いて得られた結果のさらなる検証を実施した。さらに，これまで用いていたフレームモデルとよばれる剛体折紙の数理モデルの課題であった，独立変数の数が多いことに起因する計算効率の低さを改善するために新たな数理モデルの開発を行った。新たな数理モデルを用いて重力および頂点への集中荷重下での釣合経路の分岐現象を数値例題で解析し，3Dプリンター等で製作した模型によっても同様に分岐によってさまざま変形経路が得られることを確認した。フレームモデルを使用した場合と比較して，面数・折線数の大きい大規模な剛体折紙の解析において顕著に計算時間が削減されることも確認した。
The University of Cambridgeでの共同研究では，変形メカニズムを表す幾何学的な制約条件式が多項式で表現されるような数理モデルに関して，剛体折り可能性，prestress stability等の剛体折紙の機構学的・力学的性質の詳細な検討を行った。検討には骨組の安定性理論，組み合わせ剛性理論を援用し，モデルを構成する制約条件式の与え方が上記の剛体折紙の性質に関する解析結果に与える影響を解析的に評価した。
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| 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。
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| 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。
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