複雑な熱弾性場・熱対流場における多目的形状最適化の解法およびその検証

• 研究課題/領域番号: 23560247
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 熱工学
• 研究機関: 岐阜工業高等専門学校
• 研究代表者: 片峯 英次 岐阜工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (00224452)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2013年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2012年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2011年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 最適設計 / 形状最適化 / 連成問題 / 有限要素法 / 随伴変数法 / 形状同定

研究概要

弾性場，熱伝導場あるいは流れ場などの連続体領域形状を設計対象にした形状最適化問題は，機械構造物を設計する上で重要な問題である．本研究では，粘性流れ場，熱対流場，熱弾性場において，性能改善を目的としたいくつかの多目的形状設計問題を取り上げ，その問題に対する実用的な解法を提案した．問題の定式化を行い，形状最適化のための形状修正の感度関数の導出，解析プログラムの開発を行って，簡単な2次元問題の数値例から解法の妥当性を示した．

研究成果

• [雑誌論文] 強制熱対流場における多目的形状最適化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 片峯英次,桐山恭幸,畔上秀幸
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集 巻: 79巻,806号B編 ページ: 2239-2253
  • NAID: 130003386323
  • 査読あり
• [雑誌論文] 強制熱対流場における多目的形状最適化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 片峯英次，桐山恭幸，畔上秀幸
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集B編 巻: 79 ページ: 2239-2253
  • NAID: 130003386323
  • 査読あり
• [雑誌論文] E, Multi objective shape optimization for drag minimization and lift maximization in low Reynolds number flows (2012)
  • 著者名/発表者名: Katamine and Y.Matsui
  • 雑誌名: Theoretical and Applied Mechanics Japan 巻: Volume 61 ページ: 83-92
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multi-objective shape optimization for drag minimization and lift maximization in low Reynolds number flows (2012)
  • 著者名/発表者名: E. Katamine and Y. Matsui
  • 雑誌名: Theoretical and Applied Mechanics Japan 巻: 61 ページ: 83-92
  • NAID: 130004463854
  • 査読あり
• [雑誌論文] 平均コンプライアンス最小化を目的とした熱弾性場の形状最適化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 片峯英次，吉岡広起，松浦浩佑，畔上秀幸
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集 巻: 77 ページ: 4015-4023
  • NAID: 120005527813
  • 査読あり
• [学会発表] 流速分布規定と散逸エネルギー最小化を目的とした定常粘性流れ場の多目的形状最適化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 片峯英次,金井陵真
  • 学会等名: 日本機械学会2014年九州支部第67期総会・講演会
  • 発表場所: 九州工業大学
  • 年月日: 2014-03-14
• [学会発表] 流速分布規定と散逸エネルギー最小化を目的とした定常粘性流れ場の多目的形状最適化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 片峯英次，金井陵真
  • 学会等名: 日本機械学会2014年九州支部第67期総会・講演会
  • 発表場所: 九州工業大学（福岡県北九州市）
• [学会発表] Multi objective Shape Optimization in Forced Heat-convection Field (2013)
  • 著者名/発表者名: E.Katamine and Y.Kiriyama
  • 学会等名: 5th Asia Pacific Congress on Computational Mechanics (APCOM2013) & 4th International Symposium on Computational Mechanics (ISCM2013)
  • 発表場所: InterContinental Singapore, Singapore
  • 年月日: 2013-12-12
• [学会発表] 熱応力分布を規定する熱弾性場の形状同定問題の解法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 片峯英次,加藤勇希
  • 学会等名: 日本機械学会2013年M&M材料力学講演会
  • 発表場所: 岐阜大学
  • 年月日: 2013-10-12
• [学会発表] 流速分布を規定する定常粘性流れ場の形状同定問題の解法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 片峯英次,柿ヶ野巧
  • 学会等名: 日本機械学会2013年度年次大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2013-09-09
• [学会発表] 流速分布を規定する定常粘性流れ場の形状同定問題の解法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 片峯英次，柿ヶ野巧
  • 学会等名: 日本機械学会2013年度年次大会
  • 発表場所: 岡山大学（岡山県岡山市）
• [学会発表] 熱応力分布を規定する熱弾性場の形状同定問題の解法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 片峯英次，加藤勇希
  • 学会等名: 日本機械学会2013年M&M材料力学講演会
  • 発表場所: 岐阜大学（岐阜県岐阜市）
• [学会発表] Multi-objective Shape Optimization in Forced Heat-convection Field (2013)
  • 著者名/発表者名: E. Katamine, Y. Kiriyama
  • 学会等名: 5th Asia Pacific Congress on Computational Mechanics (APCOM2013) & 4th International Symposium on Computational Mechanics (ISCM2013)
  • 発表場所: InterContinental Hotel（Singapore）
• [学会発表] Shape Optimization of Thermoelastic Fields for Mean Compliance Minimization (2012)
  • 著者名/発表者名: E.Katamine, H.Yoshioka
  • 学会等名: 6th European Congress on Computational Methods in Applied Science and Engineering
  • 発表場所: University of Vienna, Vienna, Austria
  • 年月日: 2012-09-10
• [学会発表] Shape Optimization of Thermoelastic Fields for Stiffness Maximization (2012)
  • 著者名/発表者名: E.Katamine, H.Azegami, H.Yoshioka
  • 学会等名: ASME 2012 International Design Engineering Technical Conferences & Computers and Information in Engineering Conference, DETC/CIE2012
  • 発表場所: Hyatt Regency McCormick Place, Chicago, USA
  • 年月日: 2012-08-14
• [学会発表] 低レイノルズ数流れにおける抗力最小化・揚力最大化を目的とした多目的形状最適化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 片峯英次,松井康剛
  • 学会等名: 第61回理論応用力学講演会
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所
  • 年月日: 2012-03-08
• [学会発表] Shape Optimization of Thermoelastic Fields for Stiffness Maximization (2012)
  • 著者名/発表者名: E. Katamine, H. Azegami, H. Yoshioka
  • 学会等名: ASME 2012 International Design Engineering Technical Conferences & Computers and Information in Engineering Conference
  • 発表場所: シカゴ（米国）
• [学会発表] Shape Optimization of Thermoelastic Fields for Mean Compliance Minimization (2012)
  • 著者名/発表者名: E. Katamine, and H. Yoshioka
  • 学会等名: 6th European Congress on Computational Methods in Applied Science and Engineering
  • 発表場所: ウィーン（オーストリア）
• [学会発表] 低レイノルズ数流れにおける抗力最小化・揚力最大化を目的とした多目的形状最適化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 片峯英次，松井康剛
  • 学会等名: 第 61 回理論応用力学講演会
  • 発表場所: (東京大学生産技術研究所)東京都
• [学会発表] 定常粘性流れ場の多目的形状最適化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 片峯英次,松井康剛
  • 学会等名: 日本機械学会第24回計算力学講演会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2011-10-10
• [学会発表] 低レイノルズ数流れにおける多目的形状最適化(最適化手法の違いに対する検討) (2011)
  • 著者名/発表者名: 片峯英次,松井康剛
  • 学会等名: 日本流体力学会年会
  • 発表場所: 首都東京大学
  • 年月日: 2011-09-09
• [学会発表] Multi-purpose Shape Optimization in Forced Heat-convection Fields (2011)
  • 著者名/発表者名: E.Katamine, S.Shiraki, H.Azegami
  • 学会等名: 9th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization
  • 発表場所: 静岡グランシップ
  • 年月日: 2011-06-14
• [学会発表] Multi-purpose Shape Optimization in Forced Heat-convection Fields (2011)
  • 著者名/発表者名: E. Katamine, S. Shiraki, H. Azegami
  • 学会等名: 9th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization
  • 発表場所: グランシップ静岡(静岡県)
• [学会発表] 低レイノルズ数流れにおける多目的形状最適化（最適化手法の違いに対する検討） (2011)
  • 著者名/発表者名: 片峯英次, 松井康剛
  • 学会等名: 日本流体力学会2011年度年会
  • 発表場所: (首都大学東京)東京都
• [学会発表] 定常粘性流れ場の多目的形状最適化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 片峯英次，松井康剛
  • 学会等名: 日本機械学会第24回計算力学講演会
  • 発表場所: (岡山大学)岡山県