| 研究課題/領域番号 |
22K03842
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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18020:加工学および生産工学関連
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| 研究機関 | 名古屋工業大学 |
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研究代表者 |
牧野 武彦 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70273315)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | MDセル構造体 / 分子動力学計算 / 自由曲面 / 設計 / 機械学習 / セル構造体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
中空構造体の一つであるセル構造体は，節点を梁（ビーム）や面で結んで成り立っている．この節点の設定方法が，セル構造体のバリエーションと性質を決める．
本研究は，節点位置を分子動力学（MD）計算によって決定し，節点をビームで結んで造形した，MDセル構造体に高い圧縮強度，吸収エネルギーを持つように設計する手法，さらに，MDセル構造体を自由曲面に沿った形状にするための手法を構築することを目的とする．
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| 研究実績の概要 |
本研究は，分子動力学（MD）計算によって節点位置を決定した，外形状が自由曲面であるMDセル構造体の設計方法を提案する．
バリエーションが豊富なセル構造体を設計するには，節点位置をどのように系統的に決定するかが重要である．節点同士が相互作用を持つようにし，その相互作用の与え方を工夫すれば，系統的にセル構造体の節点位置を決定できると考え，MD計算で得られる原子位置を節点位置とする方法を提案している．
外形状が平行六面体であるfcc構造を基準として，部分的に異なる相互作用を適用し，外力を加えるMD計算によって作成した300を超えるMDセル構造体を造形して圧縮試験をした．これらの構造体の特徴と実際の圧縮試験結果から機械学習によって強度予測モデルを作り，予測した強度を評価関数として高強度の構造体を設計する手法を確立した．異なる相互作用を適用する原子の並び方を2.5次元から3次元に拡張することによってそれらの原子の並び方を一つ一つ指定する方法から，自動的に生成する方法を考案した．
曲面に沿ったMDセル構造体を作成することに成功していたが，これまでポテンシャルエネルギー最小を基準としていたのに対して，MD計算のステップごとに上述の強度予測モデルで得た強度が最大となること基準として構造を決定する方法を試みた．現在，平行六面体の結果による強度予測モデルが，どこまで曲面に沿ったMDセル構造体に適用可能かを，実際に造形した構造体について圧縮試験を行い検証している．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
任意の曲面を外形状とするMDセル構造体の作成方法を確立し，実際に圧縮試験を行っている．
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| 今後の研究の推進方策 |
同一基準で強度の評価を行うために，圧縮・引張試験が可能な，種々の曲面を含む単一のモデル形状を考案し，局所的に異なる原子間ポテンシャルを自動的に適用する手法を確立する．
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