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ゴム材料の力学的誘電率変化を利用した高機能電磁場デバイスのトポロジー最適化

研究課題

研究課題/領域番号 23656069
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 工学基礎
研究機関京都大学

研究代表者

西脇 眞二  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10346041)

研究分担者 泉井 一浩  京都大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (90314228)
山田 崇恭  京都大学, 大学院・工学研究科, 助教 (30598222)
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 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2013年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2012年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2011年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード構造最適化 / トポロジー最適化 / 電磁波デバイス / エラストマー / 有限要素法 / 粒子法 / 構最適化
研究概要

本研究では,高誘電性エラストマーの誘電率の変化を利用した高機能な電磁波デバイスの構造創成設計の開発を目的に,力学的な変形による電磁波特性の変化を考慮可能な新しいトポロジー最適化の方法論の構築を行った.すなわち,まずエラストマーの力学的な変形を評価可能とするため,粒子法に基づき幾何学的非線形性を考慮可能なレベルセット法によるトポロジー最適化の方法を構築した.他方,エラストマーの電磁波特性の解析方法については,有限要素法により開発し,そして,大変形を評価可能なトポロジー最適化の方法を,構造問題と電磁波伝搬問題における連成関係を考慮可能なように拡張を試みた.

報告書

(4件)
  • 2013 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2012 実施状況報告書
  • 2011 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2013 2011

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (10件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] 粒子法を用いたレベルセット法による形状表現に基づくトポロジー最適化2011

    • 著者名/発表者名
      真鍋匡利, 山田崇恭, 泉井一浩, 西脇眞二
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集A編

      巻: 77 号: 784 ページ: 2054-2066

    • DOI

      10.1299/kikaia.77.2054

    • NAID

      130002050209

    • ISSN
      0387-5008, 1884-8338
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 粒子法を用いたレベルセット法による形状表現に基づくトポロジー最適化2011

    • 著者名/発表者名
      真鍋匡利,山田崇恭,泉井一浩,西脇眞二
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(A編)

      巻: 77 ページ: 2054-2066

    • NAID

      130002050209

    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Design of a far-infrared lens based on topology optimization2013

    • 著者名/発表者名
      Akatsuchi Y., Yamada, T., Izui, K., Nishiwaki, S., Ohkado, M., and Nomura, T
    • 学会等名
      Proceedings of the 10th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization (WCSMO10)
    • 発表場所
      Orlando, Florida, USA
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 最小二乗近似に基づく粒子法を用いたトポロジー最適化に関する考察2013

    • 著者名/発表者名
      北川晃祥, 山田崇恭, 泉井一浩, 西脇眞二, 柴田和也
    • 学会等名
      第26回計算力学講演会, 日本機械学会
    • 発表場所
      佐賀市, 日本
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] レベルセット法に基づくレンズ設計問題のトポロジー最適化2013

    • 著者名/発表者名
      赤土侑也, 山田崇恭, 泉井一浩, 西脇眞二, 大門真, 野村壮史, 乙守正樹
    • 学会等名
      第26回計算力学講演会, 日本機械学会
    • 発表場所
      佐賀市, 日本
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 最小二乗近似に基づく粒子法を用いたトポロジー最適化に関する考察2013

    • 著者名/発表者名
      北川晃祥,山田崇恭,泉井一浩,西脇眞二,柴田和也
    • 学会等名
      第26回計算力学講演会,日本機械学会
    • 発表場所
      佐賀市,日本
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Geometrically Nonlinear Structural Design Using Level Set-based Topology Optimization and Particle Method2011

    • 著者名/発表者名
      Manabe, M., Yamada, T., Izui, K., and Nishiwaki, S
    • 学会等名
      9th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization
    • 発表場所
      Shizuoka, Japan
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Level Set-based Topology Optimization of Large Displacement Compliant Mechanisms2011

    • 著者名/発表者名
      Kotani, T., Yamada, T., Manabe, M., Izui, K., and Nishiwaki, S
    • 学会等名
      9th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization
    • 発表場所
      Shizuoka, Japan
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Structural Optimization of Geometrically Nonlinear Problems Using Level Set-Based Topology Optimization and a Particle Method2011

    • 著者名/発表者名
      Nishiwaki, S., Manabe, M, Yamada, T., and Izui, K
    • 学会等名
      11th US National Congress on Computational Mechanics
    • 発表場所
      Minneapolis, Minnesota, USA
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Level Set-Based Topology Optimization of Compliant Mechanisms Considering Large Displacement Effects2011

    • 著者名/発表者名
      Kotani, T., Yamada, T., Manabe, M., Izui, K., and Nishiwaki, S
    • 学会等名
      11th US National Congress on Computational Mechanics
    • 発表場所
      Minneapolis, Minnesota, USA
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Level Set-based Topology Optimization of Large Displacement Compliant Mechanisms,2011

    • 著者名/発表者名
      Kotani, T., Yamada, T., Manabe, M., Izui, K., and Nishiwaki, S.
    • 学会等名
      9th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization
    • 発表場所
      Shizuoka, Japan
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Geometrically Nonlinear Structural Design Using Level Set-based Topology Optimization and Particle Method2011

    • 著者名/発表者名
      Manabe, M., Yamada, T., Izui, K., and Nishiwaki, S.
    • 学会等名
      th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization
    • 発表場所
      Shizuoka, Japan
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [図書] トポロジー最適化, 計算力学レクチャーコース2013

    • 著者名/発表者名
      西脇眞二, 泉井一浩, 菊池昇
    • 総ページ数
      181
    • 出版者
      丸善出版
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [図書] トポロジー最適化,計算力学レクチャーコース2013

    • 著者名/発表者名
      西脇眞二,泉井一浩,菊池昇
    • 総ページ数
      181
    • 出版者
      丸善出版株式会社
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書

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公開日: 2011-08-05   更新日: 2019-07-29  

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