不確定性を考慮した宇宙スマート構造の形態創成設計に関する研究

• 研究課題/領域番号: 22560784
• 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: 航空宇宙工学
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 小木曽 望 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (70295715)
• 研究分担者: 西脇 眞二 京都大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10346041)
• 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: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2012年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2011年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2010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 / 材料 / 不確定性 / ロバスト性 / 宇宙構造 / 最適設計 / 確率過程 / パワースペクトル / ロバスト設計

研究概要

大型アンテナのような宇宙構造システムは,ますます高精度化が求められている.その要求に応える構造様式として,センサやアクチュエータを統合した宇宙スマート構造がある.そのような高精度構造を設計するにあたっては,荷重などの環境条件や材料物性の不確定性,特に不確定性の空間分布を考えることが不可欠である.そこで,本研究では,そのような不確定性の影響を考慮した形態創成設計法として,確率過程を利用するロバストトポロジー最適設計法を開発した.これにより,少ない確率変数で空間変動を含む不確定性を表現できるため,ロバスト設計法として高い計算効率を実現することができる.

研究成果

• [雑誌論文] レベルセット法に基づくロバストトポロジー最適設計のパラメータが ロバスト最適形態におよぼす影響について (2013)
  • 著者名/発表者名: 小木曽 望, 堀尾 仁志, 乙守 正樹, 山田 崇恭, 西脇 眞二
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集C編 巻: 79
  • NAID: 130003375099
  • 査読あり
• [雑誌論文] 定常確率過程による不確定性表現を用いたレベルセット法に基づくロバストトポロジー最適設計 (2012)
  • 著者名/発表者名: 植田圭一, 小木曽望, 西脇眞二 他
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集 C 編 巻: 78 ページ: 928-942
  • NAID: 130002051359
  • 査読あり
• [雑誌論文] 定常確率過程による不確定性表現を用いたレベルセット法に基づくロバストトポロジー最適設計 (2012)
  • 著者名/発表者名: 植田圭一, 小木曽望(3番目), 西脇眞二(5番目), 他2名
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集Ｃ編 巻: 78 号: 787 ページ: 928-942
  • DOI: 10.1299/kikaic.78.928
  • NAID: 130002051359
  • ISSN: 0387-5024, 1884-8354
  • 査読あり
• [雑誌論文] 確率過程を利用したロバストトポロジー最適設計 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小木曽望, 西脇眞二
  • 雑誌名: 構造物の安全性および信頼性 巻: 7 ページ: 151-157
  • NAID: 120006719661
  • 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, 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
  • 査読あり
• [雑誌論文] レベルセット法に基づく熱構造連成問題のトポロジー最適設計に対する不確定性を考慮したロバスト設計法 (2011)
  • 著者名/発表者名: 平野佑享, 小木曽望, 西脇眞二
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集 C 編 巻: 77 ページ: 1-13
  • NAID: 130000873713
  • 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
  • 査読あり
• [雑誌論文] レベルセット法に基づく熱構造連成問題のトポロジー最適設計に対する不確定性を考慮したロバスト設計法 (2011)
  • 著者名/発表者名: 平野佑享, 山田崇恭, 小木曽望, 泉井一浩, 西脇眞二, 伊賀淳郎
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集C編 巻: 77(773) ページ: 1-13
  • NAID: 130000873713
  • 査読あり
• [雑誌論文] レベルセット法に基づくロバストトポロジー最適設計のパラメータがロバスト最適形態におよぼす影響について
  • 著者名/発表者名: 小木曽望, 西脇眞二
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集 C 編
  • NAID: 130003375099
  • 査読あり
• [学会発表] パラメータの空間的な変動を考慮したロバストトポロジー最適設計 (2012)
  • 著者名/発表者名: 植田圭一, 小木曽望, 西脇眞二 他 2 名
  • 学会等名: 第49回 中部・関西支部合同秋季大会, 日本航空宇宙学会
  • 発表場所: 名城大学(名古屋市)
  • 年月日: 2012-11-30
• [学会発表] レベルセット法に基づくロバストトポロジー最適設計のパラメータ特性について (2012)
  • 著者名/発表者名: 堀尾仁志, 小木曽望, 西脇眞二
  • 学会等名: 第22回設計工学・システム部門講演会, 日本機械学会
  • 発表場所: 広島大学(東広島市)
  • 年月日: 2012-09-28
• [学会発表] Level Set-Based Robust Topology Design Considering Spatial Uncertainty (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Ueda, N. Kogiso, S. Nishiwaki 他 2名
  • 学会等名: 14th AIAA/ISSMO Multidisciplinary Analysis and Optimization Conference
  • 発表場所: インディアナポリス(米国)
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] Level Set-Based Robust Topology Design Considering Spatial Uncertainty (2012)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Ueda, Masaki Otomori, Nozomu Kogiso, Takayuki Yamada and Shinji Nishiwaki
  • 学会等名: 14th AIAA/ISSMO Multidisciplinary Analysis and Optimization Conference
  • 発表場所: 米国・インディアナポリス
• [学会発表] レベルセット法に基づくロバストトポロジー最適設計のパラメータ特性について (2012)
  • 著者名/発表者名: 堀尾 仁志, 小木曽 望, 山田 崇恭, 西脇 眞二
  • 学会等名: 日本機械学会 第22回設計工学・システム部門講演会
  • 発表場所: 広島大学 (東広島市)
• [学会発表] ハイブリッド型多目的 PSO を利用した信頼性に基づく多目的最適設計 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小木曽望, 他 4 名
  • 学会等名: 第21回設計工学・システム部門講演会, 日本機械学会
  • 発表場所: 山形大学(米沢市)
  • 年月日: 2011-10-23
• [学会発表] ブートストラップ法を用いた宇宙構造の不確定性推定について (2011)
  • 著者名/発表者名: 小木曽望,他 3 名
  • 学会等名: 日本機械学会 年次大会 2011
  • 発表場所: 東京工業大学(東京都)
  • 年月日: 2011-09-14
• [学会発表] Level Set-Based Robust Topology Optimization Using Stochastic Process Model (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Ueda, N. Kogiso, S. Nishiwaki 他 2名
  • 学会等名: 9th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization
  • 発表場所: グランシップ(静岡市)
  • 年月日: 2011-06-17
• [学会発表] Level Set-Based Robust Topology Optimization Using Stochastic Process Model (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Ueda, N.Kogiso(3番目), S.Nishiwaki(5番目), 他2名
  • 学会等名: 9th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization
  • 発表場所: 静岡市グランシップ
• [学会発表] 制約条件の感度を利用した多目的PSOについて (2011)
  • 著者名/発表者名: 小木曽望, 他3名
  • 学会等名: 第53回構造強度に関する講演会
  • 発表場所: 秋田市秋田県民会館ジョイナス
• [学会発表] ブートストラップ法を用いた宇宙構造の不確定性推定について (2011)
  • 著者名/発表者名: 小木曽望, 他3名
  • 学会等名: 日本機械学会年次大会2011
  • 発表場所: 東京都東京工業大学
• [学会発表] ハイブリッド型多目的PSOを利用した信頼性に基づく多目的最適設計 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小木曽望, 他4名
  • 学会等名: 第21回設計工学・システム部門講演会
  • 発表場所: 山形県米沢市山形大学
• [学会発表] レベルセット法に基づくトポロジー最適化問題におけるチコノフ正則化法の拡張 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山田崇恭, 西脇眞二 他 2 名
  • 学会等名: 第9回最適化シンポジウム 2010,日本機械学会
  • 発表場所: 愛知県産業労働センター(名古屋市)
  • 年月日: 2010-12-10
• [学会発表] レベルセット法に基づくトポロジー最適化問題におけるチコノフ正則化法の拡張 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山田崇恭, 真鍋匡利, 泉井一浩, 西脇眞二
  • 学会等名: 第9回最適化シンポジウム2010,日本機械学会
  • 発表場所: 愛知県産業労働センター(愛知県)
  • 年月日: 2010-12-10
• [学会発表] レベルセット法による形状表現に基づく等断面形状制約を考慮したトポロジー最適設計法 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山田崇恭, 西脇眞二 他 2 名
  • 学会等名: 第20回設計工学・システム部門講演会,日本機械学会
  • 発表場所: 産業技術総合研究所臨海副都心センター (東京都)
  • 年月日: 2010-10-28
• [学会発表] レベルセット法による形状表現に基づく等断面形状制約を考慮したトポロジー最適設計法 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山田崇恭, 真鍋匡利, 泉井一浩, 西脇眞二
  • 学会等名: 第20回設計工学・システム部門講演会,日本機械学会
  • 発表場所: 産業技術総合研究所臨海副都心センター(東京都)
  • 年月日: 2010-10-28
• [学会発表] パラメータの空間的な変動を考慮したロバストトポロジー最適設計
  • 著者名/発表者名: 植田 圭一, 小木曽 望, 乙守 正樹, 山田 崇恭, 西脇 眞二
  • 学会等名: 日本航空宇宙学会 第49回 中部・関西支部合同秋季大会
  • 発表場所: 名城大学 (名古屋市)