| 研究課題/領域番号 |
21K19768
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分60:情報科学、情報工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
泉井 一浩 京都大学, 工学研究科, 教授 (90314228)
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| 研究分担者 |
西脇 眞二 京都大学, 工学研究科, 教授 (10346041)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 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 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
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| キーワード | マルチスケール最適化 / ミクロ構造 / マクロ構造 / トポロジー最適化 / マルチスケール解析 / 最適設計 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，構造物のミクロ・マクロ構造を同時に最適化可能なトポロジー最適設計法の構築する．この目的達成のためにシステム的な最適化アプローチの構築を目指す．まず，ミクロスケールの構造最適化問題において，任意のミクロ構造がもつマクロ的特性，すなわち，有効材料テンソルを導出する数値解析法を開発する．ターゲットとしているマクロ構造の最適化問題に対して，良好な有効材料テンソルのバランスを持つミクロ構造のデータベースを作成する． そして構造の各部位に必要な有効材料テンソルをもつミクロ構造をデータベースから選択するマクロ構造問題として解く方法を構築する
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| 研究成果の概要 |
トポロジー最適化において，マクロスケールの形状だけでなく構造物のミクロスケールの形状に対しても自由度の高いトポロジー最適化を応用して材料設計を行ことができれば，通常のバルク材では得られないような特殊な性能を持った材料を用いた高機能なデバイスを設計することができるようになると期待される．本研究ではミクロスケールの問題を複数変数の場合と無限個の変数をもつトポロジー最適化の場合の両者について，代理モデルを導入した非線形特性のモデル化の方法についても検討を進めた．ガウス関数に基づいた放射基底関数を用いたモデル化により代理モデルを構築し，その代理モデルを利用した，マルチスケール最適化の実装を行った．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
機械構造やデバイスのマクロスケールの形状を最適化するだけでなく，ミクロスケールの材料設計を行うことで，バルク材では実現できない特異な性能をもつ製品を設計できる可能性がある．ここでは，そのような製品を試行錯誤ではなく計算で求めるための方法として，トポロジー最適化に着目し，マクロ・ミクロの両者を同時に最適化するマルチスケールトポロジー最適化法の基礎理論の構築を行った．
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