| 研究課題/領域番号 |
21K11928
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分60100:計算科学関連
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| 研究機関 | 立命館大学 |
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研究代表者 |
仲田 晋 立命館大学, 情報理工学部, 教授 (00351320)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
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| キーワード | コンピュータグラフィックス / シミュレーション / 3次元形状表現 / 計算機シミュレーション / 有限要素解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
力学的な現象のシミュレーションでは3次元形状の表現が重要であり、本研究課題ではこのシミュレーションに適した3次元形状の表現手法の確立を目指す。従来のCAD等ではシミュレーションが難しい場面においても対応しやすい新しい形状表現手法を開発することが本研究課題の独自性である。特に、少ないデータ量で複雑形状を表現できるか、その形状をリアルタイムで描画できるか、解析対象の形状情報から有限要素メッシュを生成できるかといった問いに対し、数理的な手法を用いて解決策を講じることで実用的な手法の開発を行う。応用事例としては発泡金属の材料特性の解析を想定し、有限要素解析における本手法の効果を確認する。
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| 研究実績の概要 |
本研究課題の目的は力学現象のシミュレーションに適した3次元形状表現の確立である．2023年度においては材料力学への応用を想定した発泡金属形状の生成技術の開発，および陰関数形式で表現された3次元形状の高速描画技術の開発を進めた．
前者の発泡金属形状の表現については陰関数形式の有効性が従前から知られていたが，その表現力にいくつかの課題が残されていたため，その改善を図った．発泡金属は内部に気泡を多く含む特殊な3次元構造を持ち，気泡の乱雑さに起因して金属部分の形状が複雑に変化するという特性がある．この気泡の乱雑さを3次元形状に適切に反映することが本研究課題の中心課題である．金属部分の形状は壁面と節に大別されるが，実際の発泡金属材料では材料や生成過程によって壁の厚さや節の大きさがさまざまに変化し，材料特性に大きく影響すると考えられる．本研究課題ではこの壁の厚みと節の大きさをユーザパラメータにより適切に制御する機構を新たに導入し，その有効性を検証した．この手法で生成した形状は有限要素解析に応用可能であり，発泡金属の力学特性の評価に貢献するものと考える．
後者の3次元形状の高速描画については，従来手法で課題となっていたメモリ消費量と演算コストの問題を解消するための新しい手法の開発に取り組んだ．通常のCGでは高速描画は高い水準で達成されているが，本研究課題で採用している陰関数形式は通常のCGの描画技術を適用できないため，特殊な描画手法が必要となっている．曲面の形状は３次元領域に定義される関数を用いて定義されており，領域全体において定義される関数の情報量の削減，および描画処理の範囲を削減することが高速描画には不可欠であった．本研究課題ではこの２つの特性を両立するアルゴリズムを開発し，従前に比べてメモリ消費量と演算コストの大幅な削減を実現した．
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