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局所共振フォノニック構造を有する制振周期構造の創成

研究課題

研究課題/領域番号 25289022
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 設計工学・機械機能要素・トライボロジー
研究機関名古屋大学

研究代表者

松本 敏郎  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10209645)

研究分担者 山田 崇恭  京都大学, 大学院工学研究科, 助教 (30598222)
飯盛 浩司  名古屋大学, 大学院工学研究科, 助教 (50638773)
高木 賢太郎  名古屋大学, 大学院工学研究科, 准教授 (60392007)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2015年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2014年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2013年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
キーワードトポロジー最適化 / 共振周波数 / 境界要素法 / トポロジー導関数 / 非線形固有値問題 / 設計工学 / 形状モデリング / フォノニック構造
研究成果の概要

本研究課題では、固体中に動吸振構造を有する別の材料定数を持つ固体を埋め込んだ周期構造により有効な振動遮断特性を有する構造を,トポロジー最適化に基づく数値解析を援用して創成する方法の開発を試みている。本研究では,単位構造が無限に続く周期構造に対する弾性波動の透過特性の計算を繰り返し,複雑な周期境界条件を課して固有振動数解析を繰り返して周期構造のトポロジー・形状を最適化する必要がある。音響問題に対するヘルムホルツ方程式および定常振動波動問題に対する境界要素法の定式化を行い,動吸振構造のトポロジー最適化を行うためのトポロジー導関数の導出とソフトウェア開発,数値実験による有効性の検証を行った。

報告書

(4件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2016 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Periodic band structure calculation by the Sakurai-Sugiura method with a fast direct solver for the boundary element method with the fast multipole representation2016

    • 著者名/発表者名
      Isakari H., Takahashi T., Matsumoto T.
    • 雑誌名

      Engineering Analysis with Boundary Elements

      巻: 68 ページ: 42-53

    • DOI

      10.1016/j.enganabound.2016.03.018

    • NAID

      120005868245

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 2次元音響問題における境界要素法を用いたインピーダンス境界を有する散乱体のトポロジー最適化2015

    • 著者名/発表者名
      花田萌美, 飯盛浩司, 高橋徹, 松本敏郎
    • 雑誌名

      計算数理工学論文集

      巻: 15 ページ: 37-42

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Level set-based topology optimization for 2D heat conduction problems using BEM with objective function defined on design-dependent boundary with heat transfer boundary condition2015

    • 著者名/発表者名
      G. Jing, H. Isakari, T. Matsumoto, T. Yamada, T. Takahashi
    • 雑誌名

      Engineering Analysis with Boundary Elements

      巻: 61 ページ: 61-72

    • DOI

      10.1016/j.enganabound.2015.06.012

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Helmholtz方程式の境界値問題に関連する固有値のトポロジー導関数と高速直接境界要素法を用いたその数値計算2015

    • 著者名/発表者名
      飯盛浩司, 北林達也, 高橋徹, 松本敏郎
    • 雑誌名

      計算数理工学論文集

      巻: 15 ページ: 31-36

    • NAID

      40020679396

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 3次元音響問題におけるレベルセット法と高速多重極境界要素法に基づくインピーダンス境界を有する散乱体のトポロジー最適化2014

    • 著者名/発表者名
      近藤豊大, 飯盛浩司, 高橋徹, 松本敏郎
    • 雑誌名

      計算数理工学論文集

      巻: 14 ページ: 19-24

    • NAID

      40020290442

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A topology optimisation for three-dimensional acoustics with the level set method and the fast multipole boundary element method2014

    • 著者名/発表者名
      H. Isakari, K. Kuriyama, S. Harada, T. Takahashi, T. Matsumoto
    • 雑誌名

      Mechanical Engineering Journal

      巻: 1 号: 4 ページ: CM0039-CM0039

    • DOI

      10.1299/mej.2014cm0039

    • NAID

      130004684523

    • ISSN
      2187-9745
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 弾性体の周波数応答問題に対するトポロジー導関数とレベルセット法に基づくトポロジー最適化2014

    • 著者名/発表者名
      山田崇恭, 飯盛浩司, 松本敏郎, 泉井一浩, 西脇眞二
    • 雑誌名

      日本応用数理学会論文誌

      巻: 24 ページ: 139-156

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Analysis of band structure for 2D acoustic phononic structure by BEM and the block SS method2013

    • 著者名/発表者名
      Haifeng Gao, Toshiro Matsumoto, Toru Takahashi, Hiroshi Isakari
    • 雑誌名

      CMES

      巻: 90

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Eigenvalue analysis for acoustic problem in 3D by boundary element method with the block Sakurai-Sugiura method2013

    • 著者名/発表者名
      Haifeng Gao, Toshiro Matsumoto, Toru Takahashi, Hiroshi Isakari
    • 雑誌名

      Engineering Analysis with Boundary Elements

      巻: 37 ページ: 914-923

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A study on eigensolutions of 2D elastic problem by using BEM and FEM2013

    • 著者名/発表者名
      Haifeng Gao, Toru Takahashi, Hiroshi Isakari, Toshiro Matsumoto
    • 雑誌名

      Transactions of JASCOME

      巻: 13 ページ: 49-54

    • NAID

      40019913814

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] SS法と境界要素法を用いた弾性体の共振周波数のトポロジー感度解析に関する基礎的研究2016

    • 著者名/発表者名
      釜堀瑞生,飯盛浩司,高橋徹,松本敏郎
    • 学会等名
      機械学会東海支部第65期総会・講演会
    • 発表場所
      愛知工業大学八草キャンパス
    • 年月日
      2016-03-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] SS法と境界要素法を用いたフォトニックバンド計算とその高速化について2015

    • 著者名/発表者名
      飯盛浩司,榛葉裕太,高橋徹,松本敏郎
    • 学会等名
      第28回計算力学講演会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      2015-10-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 3次元音響問題における吸音材のトポロジー最適化2015

    • 著者名/発表者名
      近藤豊大,飯盛浩司,高橋徹,松本敏郎
    • 学会等名
      第28回計算力学講演会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      2015-10-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 2次元音響問題における形状に依存した目的関数に対するトポロジー最適化2015

    • 著者名/発表者名
      花田萌美,飯盛浩司,高橋徹,松本敏郎
    • 学会等名
      第28回計算力学講演会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      2015-10-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 2次元音場における境界要素法とレベルセット法を用いたトポロジー最適化2015

    • 著者名/発表者名
      花田萌美,飯盛浩司,高橋徹,松本敏郎
    • 学会等名
      第25回設計工学・システム部門講演会
    • 発表場所
      信州大学工学部
    • 年月日
      2015-09-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Topological derivatives for acoustics with various boundary conditions2015

    • 著者名/発表者名
      H. Isakari, M. Hanada, T. Matsumoto
    • 学会等名
      BeTeq 2015
    • 発表場所
      Ayre Hotel Astoria Palace, Valencia, Spain
    • 年月日
      2015-07-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 次元音響問題におけるインピーダンス境界を有する散乱体形状のトポロジー最適化2015

    • 著者名/発表者名
      花田萌美花田萌美,飯盛浩司,高橋徹,松本敏郎
    • 学会等名
      第20回計算工学会
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2015-06-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 高速多重極境界要素法を用いた2次元動弾性学におけるトポロジー感度解析について2015

    • 著者名/発表者名
      飯盛浩司,阿部史昌,高橋徹,松本敏郎
    • 学会等名
      第20回計算工学会
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2015-06-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 境界要素法を用いた二次元動弾性問題におけるトポロジー感度解析について2014

    • 著者名/発表者名
      阿部史昌, 飯盛浩司
    • 学会等名
      第11回最適化シンポジウム2014(OPTIS2014)
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2014-12-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 2次元境界要素法に関する高速多重極型直接解法の実装と性能評価2014

    • 著者名/発表者名
      高橋徹,飯盛浩司, 松本敏郎
    • 学会等名
      第27回計算力学講演会
    • 発表場所
      岩手大学
    • 年月日
      2014-11-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] A fast direct solver for the boundary element method with PMCHWT formulation2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Isakari, Jaehoon Lee, Toru Takahashi, Toshiro Matsumoto
    • 学会等名
      WCCM XI
    • 発表場所
      Palace of Congresses of Catalonia, Spain
    • 年月日
      2014-07-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The analysis of unidirectional transmission problem for elastic phononic crystal plate using BEM2013

    • 著者名/発表者名
      Haifeng Gao, Toshiro Matsumoto, Toru Takahashi, Hiroshi Isakari
    • 学会等名
      第18回計算工学講演会
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] BEMによる3 次元1 周期フォノニック構造における音波伝搬の解析2013

    • 著者名/発表者名
      高海峰, 松本敏郎, 高橋徹, 飯盛浩司
    • 学会等名
      第26回計算力学講演会
    • 発表場所
      佐賀市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Determination of band gaps of 2D elastic finite periodic structure by BEM2013

    • 著者名/発表者名
      H.F. Gao, T. Matsumoto, T. Takahashi, H. Isakari
    • 学会等名
      APCOM & ISCM 2013
    • 発表場所
      シンガポール
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] The application of BEM to analysis of elastic phononic solids with local resonance2013

    • 著者名/発表者名
      H.F. Gao, T. Matsumoto, T. Takahashi, H. Isakari
    • 学会等名
      International Conference on Boundary Element and Meshless Techniques XIV
    • 発表場所
      Paris, フランス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] A level set-based topology optimization using 3D BEM2013

    • 著者名/発表者名
      T. Yamada, S. Shichi, T. Matsumoto, T. Takahashi, H. Isakari
    • 学会等名
      International Conference on Boundary Element and Meshless Techniques XIV
    • 発表場所
      Paris, フランス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of infinite/finite unidirectional elastic phononic structures by BEM2013

    • 著者名/発表者名
      H.F. Gao, T. Matsumoto, T. Takahashi, H. Isakari
    • 学会等名
      BEM/MRM2013
    • 発表場所
      New Forest,イギリス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2013-05-21   更新日: 2019-07-29  

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