示量性状態量に着目した機能性材料デバイスに対する有限要素解析手法の開発

• 研究課題/領域番号: 22560063
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 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: 岐阜大学
• 研究代表者: 永井 学志 岐阜大学, 工学部, 准教授 (90334359)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2012年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2011年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2010年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 弾塑性型構成則 / 電気-機械連成 / 磁気-機械連成 / 構造最適化 / 強誘電材料 / 磁歪材料 / 有限要素法 / 最適化 / 弾塑性問題 / 示量性状態量 / 最適化問題 / 磁歪問題 / 3次元デジタル画像 / 電気機械的挙動 / 複合材料 / 弾塑性

研究概要

センサやアクチュエータに代表される機能性材料デバイス - 電気・磁気と変形が相互連成する材料 - の物理挙動を再現するとともに,設計時の予測に活用することを目標として,数値シミュレーション法を開発した.開発においては,電気・磁気を物体の変形と同一視する数理モデリングを心掛けつつ,より効率的で数理的に理に適ったものとなるようにした.このような視点から
(1) 非線形圧電問題に対する弾塑性型構成則の検討と
(2) 磁歪アクチュエータの構造最適化法の開発を行った.

研究成果

• [雑誌論文] レベルセット法とフェーズフィールド法の考え方に基づく磁歪アクチュエータ問題のトポロジー最適化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三品雅宏, 加藤峰教, 永井学志, 山田崇恭, 西脇眞二
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集(A編) 巻: Vol. 79, No. 798 ページ: 164-176
  • NAID: 130003374593
  • 査読あり
• [雑誌論文] 圧電問題に対する弾塑性型構成則の検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 片桐良樹,福手達雄,永井学志
  • 雑誌名: 計算工学講演会論文集 巻: Vol. 18 ページ: 1-4
  • NAID: 40019692256
• [雑誌論文] レベルセット法とフェーズフィールド法の考え方に基づく磁歪アクチュエータ問題のトポロジー最適化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三品雅宏
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集Ａ編 巻: 79 号: 798 ページ: 164-176
  • DOI: 10.1299/kikaia.79.164
  • NAID: 130003374593
  • ISSN: 0387-5008, 1884-8338
  • 査読あり
• [雑誌論文] 非線形圧電問題に対する弾塑性型構成則の検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岩田明大, 片桐良樹, 永井学志
  • 雑誌名: 計算工学講演会論文集 巻: Vol. 17 ページ: 1-4
  • NAID: 130004604998
• [雑誌論文] 複合材料に対するボクセル有限要素解析のGPU高速化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高井陽介, 永井学志
  • 雑誌名: 日本計算工学会論文集 巻: 2012 ページ: 1-11
  • NAID: 130008056312
  • 査読あり
• [雑誌論文] 強誘電体の非線形挙動に対するランダウ型構成則の適用性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山下真悟, 永井学志
  • 雑誌名: 計算工学講演会論文集 巻: Vol. 16 ページ: 1-4
  • NAID: 40019588546
• [雑誌論文] Mechanical characteristics of a thermo-responsive two-way shape change polymeric laminate (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Tamagawa, K. Kikuchi, G. Nagai
  • 雑誌名: Sensors and Actuators A: Physical 巻: Vol, 163 ページ: 356-362
  • 査読あり
• [雑誌論文] 3 次元圧電問題に対するベクトル電気ポテンシャル型の有限要素解析手法 (2010)
  • 著者名/発表者名: 永井学志, 梅村公博, 佐藤司
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集(A 編) 巻: Vol. 76, No. 761 ページ: 34-43
  • NAID: 110007521040
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanical characteristics of a thermo-responsive two-way shape change polymeric laminate (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Tamagawa, K.Kikuchi, G.Nagai
  • 雑誌名: Sensors and Actuators A 巻: 163 ページ: 356-362
  • 査読あり
• [雑誌論文] 硬化セメントペーストの圧縮強度評価に対する非線形ボクセル有限要素解法とその適用可能性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 永井学志, 池田翔太, 胡桃澤清文
  • 雑誌名: 日本計算工学会論文集 巻: 20100012 ページ: 1-11
  • NAID: 130008056208
  • 査読あり
• [雑誌論文] 弾塑性論に基づく強誘電体の構成則モデリング (2010)
  • 著者名/発表者名: 岩田明大, 永井学志
  • 雑誌名: 計算工学講演会論文集 巻: 15 ページ: 831-834
• [学会発表] 非線形圧電問題に対する弾塑性型構成則の検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 片桐良樹,永井学志
  • 学会等名: 第62回理論応用力学講演会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 圧電問題に対する弾塑性型構成則の検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 永井学志
  • 学会等名: 計算工学会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 非線形圧電問題に対する弾塑性型構成則の基本的検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 永井学志,岩田明大,片桐良樹
  • 学会等名: 日本機械学会 M&M2012 カンファレンス
  • 発表場所: 愛媛
• [学会発表] レベルセット法とフェーズフィールド法に基づくトポロジー最適化手法の磁歪アクチュエータ問題への適用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 三品雅宏, 永井学志, 山田崇恭, 西脇眞二
  • 学会等名: 日本応用数理学会年次大会
  • 発表場所: 同志社大学(京都)
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] ボクセル有限要素法による複合材料の応力計算のGPU高速化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 永井学志, 高井陽介
  • 学会等名: 日本応用数理学会環瀬戸内応用数理研究部会第14回シンポジウム
  • 発表場所: 岡山理科大学
  • 年月日: 2011-01-22
• [学会発表] 弾塑性論に基づく強誘電体の構成則モデリング (2010)
  • 著者名/発表者名: 岩田明大, 永井学志
  • 学会等名: M&M2010材料力学カンファレンス,日本機械学会
  • 発表場所: 長岡技術科学大学
  • 年月日: 2010-10-10
• [学会発表] Vector Potential Finite Element Procedure for Three-Dimensional Piezoelectric and Magnetostrictive Problems (2010)
  • 著者名/発表者名: Gakuji NAGAI
  • 学会等名: The Second Asian Conference onMechanics of Functional Materials and Structures
  • 発表場所: 南京,中国
• [学会発表] Electronic electromagnetic Vector Potential Finite Element Procedure for ThreeDimensional Piezoelectric and Magnetostrictive Problems (2010)
  • 著者名/発表者名: Gakuji NAGAI
  • 学会等名: WCCM -9th World Congress on Computational Mechanics
  • 発表場所: シドニー,オーストラリア
• [図書] Encyclopedia of Thermal Stresses (2013)
  • 著者名/発表者名: Richard B. (Ed.), Gakuji NAGAI et al.
  • 出版者: Hetnarski, Springer
• [図書] Encyclopedia of Thermal Stresses (2013)
  • 著者名/発表者名: Hetnarski, Richard B
  • 総ページ数: 6750
  • 出版者: Springer