強い非線形性を伴う構造物の解析・設計のための非滑力学的方法論の展開

• 研究課題/領域番号: 23560663
• 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: 建築構造・材料
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 寒野 善博 東京大学, 情報理工学(系)研究科, 准教授 (10378812)
• 研究期間 (年度): 2011-04-28 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2013年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2012年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2011年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 接触問題 / 弾塑性解析 / 半正定値計画 / 凸解析 / 摩擦 / 張力構造 / 整数計画 / 負のポアソン比 / 負の熱膨張率 / 弾塑性 / 凸最適化 / 弾塑性問題 / 凸最適化問題

研究成果の概要

非滑力学 (nonsmooth mechanics) とは，構造物の複雑な力学現象を，近似や試行錯誤に頼ることなく理論的・数値的に解析するための統一的な枠組みである．非滑力学が扱う対象は，弾塑性，接触問題，摩擦，亀裂，組石造，摩耗，膜など，実に多岐にわたる．この研究課題では，建築構造物の種々の非線形問題を非滑力学の観点から整理・理解し，それらに対する有効な数値解法を構築した．さらに，その過程で得られたモデル化法に基づいて，たとえば負のポアソン比をもつ骨組構造など，機能性を有する構造物の設計法を開発した．

研究成果

• [雑誌論文] Optimal design of periodic frame structures with negative thermal expansion via mixed integer programming (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Hirota, Y. Kanno
  • 雑誌名: Optimization and Engineering 巻: 印刷中 号: 4 ページ: 439-461
  • DOI: 10.1007/s11081-015-9276-z
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Linear programming approach to design of spatial link mechanism with partially rigid joints (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Ohsaki, Y. Kanno, S. Tsuda
  • 雑誌名: Structural and Multidisciplinary Optimization 巻: 50 号: 6 ページ: 945-956
  • DOI: 10.1007/s00158-014-1094-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] A mixed integer programming approach to designing periodic frame structures with negative Poisson's ratio (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Kureta and Y. Kanno
  • 雑誌名: Optimization and Engineering 巻: 印刷中 号: 3 ページ: 773-800
  • DOI: 10.1007/s11081-013-9225-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Worst-case load in plastic limit analysis of frame structures (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Kanno
  • 雑誌名: Journal of Mechanics of Materials and Structures 巻: 8 号: 8-10 ページ: 415-439
  • DOI: 10.2140/jomms.2013.8.415
  • 査読あり
• [雑誌論文] Damper placement optimization in a shear building model with discrete design variables: A mixed-integer second-order cone programming approach (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Kanno
  • 雑誌名: Earthquake Engineering and Structural Dynamics 巻: 42 号: 11 ページ: 1657-1676
  • DOI: 10.1002/eqe.2292
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exploring new tensegrity structures via mixed integer programming (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Kanno
  • 雑誌名: Structural and Multidisciplinary Optimization 巻: 印刷中 号: 1 ページ: 95-114
  • DOI: 10.1007/s00158-012-0881-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Second-order cone programming with warm start for elastoplastic analysis with von Mises yield criterion (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Yonekura and Y. Kanno
  • 雑誌名: Optimization and Engineering 巻: 13 号: 2 ページ: 181-218
  • DOI: 10.1007/s11081-011-9144-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Worst scenario detection in limit analysis of trusses against deficiency of structural components (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Kanno
  • 雑誌名: Engineering Structures 巻: 42 ページ: 33-42
  • DOI: 10.1016/j.engstruct.2012.04.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Topology optimization of tensegrity structures under compliance constraint: a mixed integer linear programming approach (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Kanno
  • 雑誌名: Optimization and Engineering 巻: to appear
  • 査読あり
• [雑誌論文] Topology optimization of tensegrity structures under self-weight loads (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Kanno
  • 雑誌名: Journal of the Operations Research Society of Japan 巻: to appear
  • NAID: 110009456848
  • 査読あり
• [雑誌論文] A non-interior implicit smoothing approach to complementarity problems for frictionless contacts (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Kanno and M. Ohsaki
  • 雑誌名: Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 巻: 200 ページ: 1176-1185
  • 査読あり
• [学会発表] A mixed-integer programming approach to design of periodic structures with negative thermal expansion (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Hirota, Y. Kanno
  • 学会等名: The 4th International Conference on Engineering Optimization (EngOpt 2014)
  • 発表場所: Lisbon (Portugal)
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-11
• [学会発表] 負のポアソン比をもつ周期的な骨組構造物の最適設計法 (2014)
  • 著者名/発表者名: 暮田 留依，寒野 善博
  • 学会等名: 数学協働プログラムワークショップ「数理科学の物質・材料科学への応用」・日本応用数理学会2014年度年会（共催）
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-09-03 – 2014-09-05
• [学会発表] Exploring frame structures with negative Poisson's ratio via mixed integer programming (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Kureta, Y. Kanno
  • 学会等名: Joint Organization of 11th World Congress on Computational Mechanics, 5th European Conference on Computational Mechanics, and 6th European Conference on Computational Fluid Dynamics
  • 発表場所: Barcelona (Spain)
  • 年月日: 2014-07-20 – 2014-07-25
• [学会発表] Linear programming approach to design of spatial link mechanisms (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Ohsaki, Y. Kanno, S. Tsuda
  • 学会等名: The 8th China-Japan-Korea Joint Symposium on Optimization of Structural and Mechanical Systems (CJK-OSM8)
  • 発表場所: Gyeongju (Korea)
  • 年月日: 2014-05-25 – 2014-05-29
• [学会発表] Generating asymmetric tensegrity structures via truss topology optimization (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Kanno
  • 学会等名: IASS Annual Symposium - Beyond the Limits of Man
  • 発表場所: Wroclaw (Poland)
• [学会発表] Discrete optimization of damper placement in a shear building via mixed integer programming (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Kanno
  • 学会等名: International Conference on Vibration Problems (ICOVP 2013)
  • 発表場所: Lisbon (Portugal)
• [学会発表] 整数計画を用いたせん断型構造物モデルにおける粘性ダンパーの最適配置法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 寒野 善博
  • 学会等名: 日本建築学会大会学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道札幌市）
• [学会発表] 建築構造物における粘性ダンパーの最適配置問題に対する整数計画法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 寒野 善博
  • 学会等名: 第26回計算力学講演会 (CMD2013)
  • 発表場所: 佐賀大学（佐賀県佐賀市）
• [学会発表] Worst-scenario of deficiency of structural elements in plastic limit analysis (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Kanno
  • 学会等名: Asian-Pacific Symposium on Structural Reliability and its Applications (APSSRA 2012)
  • 発表場所: Singapore (Singapore)
• [学会発表] Design of tensegrity structures by using mixed integer programming (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Kanno
  • 学会等名: The 7th China-Japan-Korea Joint Symposium on Optimization of Structural and Mechanical Systems (CJK-OSM7)
  • 発表場所: Huangshan (China)
• [学会発表] Warm-start strategy in implicit reformulation method for frictionless contact problems (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Kanno and M. Ohsaki
  • 学会等名: The 8th European Solid Mechanics Conference (ESMC 2012)
  • 発表場所: Graz (Austria)
• [学会発表] 混合整数計画を用いたテンセグリティ構造の最適設計法 (2012)
  • 著者名/発表者名: 寒野 善博
  • 学会等名: 2012年度日本建築学会大会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
• [学会発表] 混合整数計画を用いた構造物の冗長性の評価法 (2012)
  • 著者名/発表者名: 寒野 善博
  • 学会等名: 第10回最適化シンポジウム (OPTIS 2012)
  • 発表場所: 神戸市産業振興センター（兵庫県神戸市）
• [学会発表] Topology optimization of tensegrity structures based on nonsmooth mechanics (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Kanno
  • 学会等名: 5th International Conference on Advanced Computational Methods in Engineering (ACOMEN 2011)
  • 発表場所: Li'ege, Belgium
• [学会発表] Topology optimization of tensegrity structures via mixed integer programming (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Kanno
  • 学会等名: 9th World Congress of Structural and Multidisciplinary Optimization (WCSMO9)
  • 発表場所: Shizuoka, Japan