| 研究課題/領域番号 |
22KJ1440
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| 補助金の研究課題番号 |
21J22129 (2021-2022)
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 (2023)
補助金 (2021-2022) |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分23010:建築構造および材料関連
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| 研究機関 | 新潟大学 |
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研究代表者 |
生越 季理 新潟大学, 自然科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2023-03-08 – 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 |
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2023年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
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| キーワード | 二枚貝 / 力学的特性 / 幾何学的特性 / 定量化 / シェル形状最適化問題 / 生体模倣技術 / イメージベース有限要素解析 / 3D造形 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
貝殻の持つ独自の特性を明らかにするため、幾何学的解析および力学的解析を行う。解析結果を月齢ごとに採取したトリガイに対して検討し、特性の定量化を実現する。定量化した貝殻の特性の中から形状最適化問題において変数や制約関数として利用できるものを選択し、それらを最適化問題に落とし込むため定式化を行う。条件の定式化、初期形状の作成を行った上で、従来の研究と比較するため、ひずみエネルギー最小化を目的関数として最適化を行う。それにより貝殻の特性を備える最適化形状を獲得する。
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| 研究実績の概要 |
本年度は、昨年度に引き続き、モデル改良により得られた計算負荷の小さい解析モデルを用いて、時刻歴応答解析と結果の評価から実施した。昨年度から実施していた、解析の妥当性評価が終了したことで、ドーム形状の有限要素モデルでの結果との比較を実施することができた。それにより、二枚貝殻形状の振動特性について詳細な考察が実施できた。この内容については、査読誌への投稿準備中である。また、予定通り、二枚貝形状の振動固有値解析について、国際学会で発表を行った。並行して実施していた、形状最適化を実施するプログラムの作成が完了し、簡単な例題を用いて、予備解析を複数回試行した。最適化問題の定式化に向け、得られた特性を再検討し、それぞれの特性について適用の可否を検討した。
研究期間全体を通して、トリガイ試料に対して、幾何学的・力学的の双方の側面から、二枚貝殻形状の特性を取得し、定量化とその考察に務めた。力学的側面においては、静的荷重・動的荷重それぞれに対する、二枚貝殻形状の変形メカニズム、応答を検討した。動的荷重に対する評価の実施は、動的解析実施のための計算負荷の小さいモデル作成が実現したことによる。また、既に得られていた試料の幾何学的特性と、前述した力学的特性の照合を行い、その関係性を定量的に検討・考察した。加えて幾何学的特性取得については、厚み測定の際に行う表裏判別について精度向上がなされた。並行して、トリガイ試料の経時的収集とその断層画像の取得を実施し、1か月齢から13か月齢までの試料をそれぞれ複数個に対するデータが蓄積された。二枚貝殻形状の特性をふまえた、シェル形状最適化問題を解くためのプログラム作成が完了し、予備解析が実施された。前述の幾何学的・力学的特性について、最適化問題の定式化に向け、特性のまとめ・整理が実施された。
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