自動微分を感度解析に用いた金属クリープ現象の構造最適化

• 研究課題/領域番号: 24K22920
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 0301:材料力学、生産工学、設計工学、流体工学、熱工学、機械力学、ロボティクス、航空宇宙工学、船舶海洋工学およびその関連分野
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 小川 竣 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (80979930)
• 研究期間 (年度): 2024-07-31 – 2026-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2025年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 最適設計 / トポロジー最適化 / 自動微分 / クリープ現象 / 非線形構造解析

研究開始時の研究の概要

発電機器の部品は非常に高温環境下にて使用される。そのため、時間経過とともに変形が 増大していくクリープ現象による機器の損傷が発生する。クリープ現象は温度、時間依存 性、材料挙動の非線形性を有する複雑な物理現象であり、設計上、数理的最適化の適用が重要である。最適解の探索に評価関数の勾配情報が必要だが、物理モデルの複雑さゆえに具体 的な定式化が困難であり、クリープ現象を考慮した最適設計法が構築されていない。
本研究では、数値解析プログラムの計算フローに基づき、逐次微分計算を行うことで、任意の関数の勾配情報を導出する自動微分を適用し、勾配情報の定式化が困難なクリープ現象の最適設計法を構築する。