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電磁波デバイスを対象としたマルチスケールトポロジー最適化

研究課題

研究課題/領域番号 22360041
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 工学基礎
研究機関京都大学

研究代表者

西脇 眞二  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10346041)

研究分担者 泉井 一浩  京都大学, 工学研究科, 准教授 (90314228)
寺田 賢二郎  東北大学, 工学研究科, 准教授 (40282678)
野村 壮史  株式会社豊田中央研究所, 株式会社豊田中央研究所, 研究員 (80394823)
大門 真  株式会社豊田中央研究所, 電磁波応用研究室, 研究員 (70443819)
連携研究者 平山 浩一  北見工業大学, 工学部, 教授 (30218820)
DIAZ Alejandro  ミシガン州立大学, 機械工学科, 教授
研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
20,280千円 (直接経費: 15,600千円、間接経費: 4,680千円)
2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2012年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2011年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2010年度: 13,910千円 (直接経費: 10,700千円、間接経費: 3,210千円)
キーワード構造最適化 / マルチスケール解析 / メタマテリアル / 電磁波デバイス / 有限要素法 / 最適設計 / トポロジー最適化 / レベルセット法 / 負の誘電率 / 負の透磁率
研究概要

本研究では,新しい機能をもつ,あるいは高機能をもつ革新的な電磁波デバイスの構造創成を目的に,デバイスを構成する材料構造であるミクロ構造と,デバイス自身の構造であるマクロ構造の構造設計を同時に,かつ有機的に実施することが可能な,両スケールの構造創成設計を統合化したマルチスケールにおける構造創成設計法を,トポロジー最適化に基づき構築した.すなわち,所望の有効透磁率あるいは有効誘電率を示す電磁材料のミクロ構造を設計する手法,およびマクロ構造の最適設計として,電磁クローキング,導波管等の最適設計手法を開発し,してそれらの方法論の統合化を図った.

報告書

(5件)
  • 2013 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (40件)

すべて 2014 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (21件) (うち査読あり 20件) 学会発表 (19件)

  • [雑誌論文] Level Set-based Topology Optimization for the Design of Light-Trapping Structures2014

    • 著者名/発表者名
      Otomori, M., Yamada, T., Izui, K., Nishiwaki, S., and Kogiso, N.
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Magnetics

      巻: 50 号: 2 ページ: 729-732

    • DOI

      10.1109/tmag.2013.2282046

    • NAID

      120005439646

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] フェライトを装荷した金属導波管のトポロジー最適化2013

    • 著者名/発表者名
      乙守正樹,山田崇恭,泉井一浩,西脇眞二,小木曽望
    • 雑誌名

      日本計算工学会論文集

      巻: 2013 号: 0 ページ: 20130014-20130014

    • DOI

      10.11421/jsces.2013.20130014

    • NAID

      130004851521

    • ISSN
      1347-8826
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Level set-based topology optimization for the design of an electromagnetic cloak with ferrite material2013

    • 著者名/発表者名
      Masaki Otomori, Takayuki Yamada, Jacob Andkjær, Kazuhiro Izui, Shinji Nishiwaki, Nozomu Kogiso
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Magnetics

      巻: Vol.49, No.5 号: 5 ページ: 2081-2084

    • DOI

      10.1109/tmag.2013.2239965

    • NAID

      120005289840

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Topology Optimization of an Acoustic Metamaterial with Negative Bulk Modulus Using Local Resonance2013

    • 著者名/発表者名
      Lu, L., Yamamoto, T., Otomori, M., Yamada, T., Izui, K., and Nishiwaki, S.,
    • 雑誌名

      Finite Elements in Analysis and Design

      巻: 72 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1016/j.finel.2013.04.005

    • NAID

      120005245130

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] レベルセット法による形状表現を用いた音響メタマテリアルのトポロジー最適化2013

    • 著者名/発表者名
      乙守正樹,陸麗蓉,山田崇恭,山本崇史,泉井一浩,西脇眞二
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集C編

      巻: 79 号: 802 ページ: 2138-2151

    • DOI

      10.1299/kikaic.79.2138

    • NAID

      130003375092

    • ISSN
      0387-5024, 1884-8354
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 表面インピダーンス法を用いた金属パッチアンテナの構造最適化2013

    • 著者名/発表者名
      大門真,塚本翔太,乙守正樹,泉井一浩,西脇眞二
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集C編

      巻: 79 号: 807 ページ: 4084-4094

    • DOI

      10.1299/kikaic.79.4084

    • NAID

      130003386468

    • ISSN
      0387-5024, 1884-8354
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [雑誌論文] Level Set-based Topology Optimization for the Design of an Electromagnetic Cloak with Ferrite Material2013

    • 著者名/発表者名
      Otomori, M., Yamada, T., Andkjaer, J., Izui, K., Nishiwaki, S., and Kogiso, N.
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Magnetics

      巻: 未定

    • NAID

      120005289840

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A topology optimization method based on the level set method for the design of negative permeability dielectric metamaterials2012

    • 著者名/発表者名
      Masaki Otomori, Takayuki Yamada, Kazuhiro Izui, Shinji Nishiwaki, Jacob Andkjær
    • 雑誌名

      Computer methods in applied mechanics and engineering

      巻: Vol.237-240 ページ: 192-211

    • DOI

      10.1016/j.cma.2012.04.022

    • NAID

      120005242917

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Level set-based topology optimization for the design of a ferromagnetic waveguide2012

    • 著者名/発表者名
      Masaki Otomori, Takayuki Yamada, Kazuhiro Izui, Shinji Nishiwaki, Jacob Andkjær
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Magnetics

      巻: Vol.48, No.11 ページ: 3072-3075

    • NAID

      120004945141

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Inverse design of dielectric materials by topology optimization2012

    • 著者名/発表者名
      Masaki Otomori, Jacob Andkjær, Ole Sigmund,Kazuhiro Izui,Shinji Nishiwaki
    • 雑誌名

      Progress in electromagnetic research

      巻: Vol.127(DOI: .2528/PIER12020501) ページ: 93-120

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] トポロジー最適化に基づく金属パッチアンテナの最適設計法2012

    • 著者名/発表者名
      塚本翔太,泉井一浩,乙守正樹,大門真,野村壮史,西脇眞二
    • 雑誌名

      日本計算工学会論文集

      巻: 無し

    • NAID

      130008056294

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Level set-based Topology Optimization for the Design of a Ferromagnetic Waveguide2012

    • 著者名/発表者名
      Otomori, M., Yamada, T., Izui, K., Nishiwaki, S., and Kogiso, N.
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Magnetics

      巻: 48 ページ: 3072-3075

    • NAID

      120004945141

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Inverse Design of Dielctric Materials by Topology Opimizations2012

    • 著者名/発表者名
      Otomori, M., Andkjaer, J., Sigmund, O., Izui K.
    • 雑誌名

      Progress in Electromagnetics Research

      巻: 127 ページ: 93-120

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] マルチプルフェイズプロジェクション法によるトポロジー最適化(設計変数の低減のための新しいプロジェクション関数の定式化)2011

    • 著者名/発表者名
      乙守正樹,泉井一浩,西脇眞二
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集C編

      巻: 77 号: 775 ページ: 836-846

    • DOI

      10.1299/kikaic.77.836

    • NAID

      130000873793

    • ISSN
      0387-5024, 1884-8354
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Level set-based topology optimisation of a compliant mechanism design using mathematical programming2011

    • 著者名/発表者名
      Masaki Otomori, Takayuki Yamada, Kazuhiro Izui and Nishiwaki Shinji
    • 雑誌名

      Mechanical Science

      巻: Vol.2 号: 1 ページ: 91-98

    • DOI

      10.5194/ms-2-91-2011

    • NAID

      120005242767

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 数理計画法を用いたレベルセット法に基づくトポロジー最適化2011

    • 著者名/発表者名
      乙守正樹,山田崇恭,泉井一浩,西脇眞二
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集C編

      巻: 77 号: 783 ページ: 4001-4014

    • DOI

      10.1299/kikaic.77.4001

    • NAID

      130001433482

    • ISSN
      0387-5024, 1884-8354
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] レベルセット法に基づく誘電体メタマテリアルのトポロジー最適化2011

    • 著者名/発表者名
      乙守正樹,山田崇恭,泉井一浩,西脇眞二,Jacob Andkjær,Ole Sigmund
    • 雑誌名

      日本計算工学会論文集

      巻: Vol.2011, No.20110012

    • NAID

      120005242920

    • URL

      https://www.jstage.jst.go.jp/article/jsces/2011/0/2011_0_20110012/_article/-char/ja/

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] X-FEMによる非均質材料の波動伝搬解析に関する基礎的研究2011

    • 著者名/発表者名
      車谷麻緒, 寺田賢二郎, 京谷孝史
    • 雑誌名

      土木学会論文集A2(応用力学)

      巻: 67 号: 1 ページ: 69-81

    • DOI

      10.2208/jscejam.67.69

    • NAID

      130004557143

    • ISSN
      2185-4661
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] マルチプルフェイズプロジェクション法によるトポロジー最適化(設計変数の低減のための新しいプロジェクション関数の定式化)2011

    • 著者名/発表者名
      乙守正樹, 泉井一浩, 西脇眞二
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(C編)

      巻: 77 ページ: 836-846

    • NAID

      130000873793

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 数理計画法を用いたレベルセット法に基づくトポロジー最適化2011

    • 著者名/発表者名
      乙守正樹, 山田崇恭, 泉井一浩, 西脇眞二
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(C編)

      巻: 77 ページ: 4001-4014

    • NAID

      130001433482

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ベルセット法に基づく誘電体メタマテリアルのトポロジー最適化2011

    • 著者名/発表者名
      乙守正樹, 山田崇恭, 泉井一浩, 西脇眞二, Jacob ANDKJAER, Ole
    • 雑誌名

      日本計算工学会論文集

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Level set-based topology optimization of acoustic metamaterials2013

    • 著者名/発表者名
      Masaki Otomori, Lirong Lu, Shinji Nishiwaki, Takayuki Yamada, Kazuhiro Izui, Takashi Yamamoto
    • 学会等名
      Proceedings of 10th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization (WCSMO-10)
    • 発表場所
      Orland, USA, No.5142
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Level set-based Topology optimization of acoustic metamaterials2013

    • 著者名/発表者名
      Otomori, M., Lu, L., Nishiwaki, S., Yamada, T., Izui, K., and Yamamoto, T.
    • 学会等名
      the 10th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization
    • 発表場所
      Orlando, Florida, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Design of a far-infrared lens based on topology optimization,2013

    • 著者名/発表者名
      Akatsuchi Y., Yamada, T., Izui, K., Nishiwaki, S., Ohkado, M., and Nomura, T.
    • 学会等名
      the 10th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization
    • 発表場所
      Orlando, Florida, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Topology optimization for microstructure design of plasmonic composites2013

    • 著者名/発表者名
      Otomori, M., Andkjaer J., Sigmund, O., Yamada, T., Izui, K., and Nishiwaki, S.
    • 学会等名
      the 10th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization
    • 発表場所
      Orlando, Florida, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ポロジー最適化を用いた音響メタマテリアルの構造最適設計法2013

    • 著者名/発表者名
      乙守正樹,陸麗容,山田崇恭,山本崇史,泉井一浩,西脇眞二
    • 学会等名
      Dynamics and Design Conference 2013 -D&D2013-,日本機械学会
    • 発表場所
      福岡,日本
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] トポロジー最適化手法を用いたフェライト導波管の最適設計2012

    • 著者名/発表者名
      乙守正樹, 山田崇恭, 泉井一浩, 西脇眞二, 小木曽望
    • 学会等名
      2012年電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      岡山, C-15-17
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Level set-based topology optimization for the design of a ferromagnetic waveguide2012

    • 著者名/発表者名
      Masaki Otomori, Takayuki Yamada, Kazuhiro Izui, Shinji Nishiwaki, Nozomu Kogiso
    • 学会等名
      IEEE International Magnetics Conference (Intermag 2012)
    • 発表場所
      Vancouver, Canada, BE-08
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 有効誘電率の設計を目的とした誘電体ミクロ構造のトポロジー最適化2012

    • 著者名/発表者名
      乙守正樹, Jacob Andkjær, Ole Sigmund, 泉井一浩, 西脇眞二
    • 学会等名
      第17回計算工学講演会, 日本計算工学会
    • 発表場所
      京都,G10-1
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Topology optimization for the microstructure design of dielectric materials2012

    • 著者名/発表者名
      Masaki Otomori, Jacob Andkjær, Ole Sigmund, Kazuhiro Izui, Shinji Nishiwaki
    • 学会等名
      Proceedings of 7th China-Japan-Korea Joint Symposium on Optimization of Structural and Mechanical Systems (CJK-OSM7)
    • 発表場所
      Huangshan, China, J-39
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] トポロジー最適化手法によるフェライトを用いたクローキング装置の構造最適設計に関する一考察2012

    • 著者名/発表者名
      乙守正樹, 山田崇恭, Jacob Andkjær, 泉井一浩, 西脇眞二, 小木曽望
    • 学会等名
      2012年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 発表場所
      富山, C-15-19
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Design of dielectric materials with prescribed effective permittivity by topology optimization2012

    • 著者名/発表者名
      Masaki Otomori, Jacob Andkjær, Ole Sigmund, Kazuhiro Izui, Shinji Nishiwaki
    • 学会等名
      JSME-CMD International Computational Mechanics Symposium 2012 (JSME-CMD ICMS2012)
    • 発表場所
      Kobe, Japan
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Level set-based topology optimization for the design of an electromagnetic cloak with ferrite material2012

    • 著者名/発表者名
      Masaki Otomori, Takayuki Yamada, Jacob Andkjær, Kazuhiro Izui, Shinji Nishiwaki, Nozomu Kogiso
    • 学会等名
      The 15th Biennial IEEE Conference on Electromagnetic Field Computation (CEFC2012)
    • 発表場所
      Oita, Japan, WC2-4
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Level Set-based Topology Optimization for the Design of a Ferromagnetic Waveguide2012

    • 著者名/発表者名
      Otomori, M., Yamada, T., Izui, K., Nishiwaki, S. and Kogiso, N.
    • 学会等名
      IEEE International Magnetics Conference
    • 発表場所
      Vancouver, Canada
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Topology Optimization for the microstructure Design of Dielectric Materials2012

    • 著者名/発表者名
      Otomori,M., Andkjær,J., Sigmund,O., Izui, K., and Nishiwaki,S.
    • 学会等名
      7th China-Japan-Korea Joint Symposium on Optimization of Structural and Mechanical Systems
    • 発表場所
      Huangshan, China
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Level Set-Based Structural Topology Optimization of Metallic Waveguide Loaded with Ferrite2012

    • 著者名/発表者名
      Otomori, M., Yamada, T., Izui, K., and Nishiwaki, S.,
    • 学会等名
      14th AIAA/ISSMO Multidisciplinary Analysis and Optimization Conference
    • 発表場所
      Indianapolis, Indiana, USA
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Level set-based topology optimization of negative permeability metamaterials2011

    • 著者名/発表者名
      Masaki Otomori, Takayuki Yamada, Kazuhiro Izui, Shinji Nishiwaki
    • 学会等名
      Proceedings of 9th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization (WCSMO-9)
    • 発表場所
      Shizuoka, Japan, No.111
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] トポロジー最適化手法を用いた誘電体メタマテリアルの最適設計2011

    • 著者名/発表者名
      乙守正樹, 山田崇恭, 泉井一浩, 西脇眞二, Jacob Andkjær, Ole Sigmund
    • 学会等名
      2011年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 発表場所
      札幌,北海道, C-1-19
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] vel Set-based Topology Optimization of Negative Permeability Metamateria2011

    • 著者名/発表者名
      M., Yamada, T., Izui, K.
    • 学会等名
      9th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization
    • 発表場所
      Shizuoka, Japan
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] ベレセット法に基づくトポロジー最適化を用いた誘電体メタマテリアルの最適設計2011

    • 著者名/発表者名
      乙守正樹, 山田崇恭, 泉井一浩, 西脇眞二, Jacob Andkjaer, Ole
    • 学会等名
      日本機械学会第21回設計工学・システム部門講演会
    • 発表場所
      山形大学
    • 関連する報告書
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公開日: 2010-08-23   更新日: 2019-07-29  

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