| 研究課題/領域番号 |
21K03819
|
|---|
| 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18030:設計工学関連
|
|---|
| 研究機関 | 公立小松大学 |
|---|
研究代表者 |
史 金星 公立小松大学, 生産システム科学部, 准教授 (30744669)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
|
|---|
| キーワード | 構造最適設計 / 流体励起振動 / 異種材料複合構造体 / ルアー / 数値解析 / 最適設計 / 勾配法 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
流体励起振動とは周期的な流れに置かれた構造物が大きく振動する現象であり、土木、建築、機械、航空、船舶、原子力などのあらゆる分野で構造設計に避け通ることのできない重要な課題である。一方、近年、コンピュータの性能向上により、CAE（Computer Aided Engineering）に基づく有限要素解析と数理的な最適設計手法を組み合わせる構造最適化技術が実用段階にある。本研究では、流体励起振動問題を注目し、異種材料複合構造における新たな構造最適設計手法の開発を目指している。また、適用例として、劇的な釣果の向上を図るため、最適な流体励起振動が表現可能なバイブレーションルアーの構造設計を試みる。
|
| 研究成果の概要 |
本研究では、流体励起振動問題に着目し、異種材料複合構造体における新たな構造最適設計手法を開発した。まず、弱連成の流体－構造連成解析により、ジグヘッドソフトルアーを例として異種材料からなる構造体の流体励起振動が再現できた。次に、構造最適設計で解析結果を用いて、ラテン超方格法とRBFネットワークに基づく応答曲面を作成した。その後、大域的な応答曲面を探索しつつ、最適解の精度を向上させるために、密度関数を用いて設計変数空間内での疎な領域および応答曲面内での最小値を新たなサンプル点とし、応答曲面の逐次更新を行った。設計例により、提案した構造最適設計法は目的関数を明確的に最小化することができた。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
流体励起振動は土木、建築、機械、航空、船舶、原子力などのあらゆる分野で発生するため、構造の性能・信頼性設計に避け通ることのできない重要な課題である。しかし、乱流と振動の複合現象の複雑さのため、それに対応可能な構造最適設計手法の開発は大きく立ち遅れている。本研究では、既存の構造最適設計手法の適応が難しい流体－構造連成解析を着目し、流体励起振動問題における異種材料複合構造体の新たな構造最適設計手法を開発した。一方、市販の釣りルアーは設計者の経験と勘のみで設計され、振動不足など問題がある。そこで、実用例として、最適な流体励起振動が表現可能なルアーの構造設計を行い、釣果の向上を図ることができた。
|
