不連続性と極端な変形を許容する連続体力学シミュレーションのための実時間数値積分

• 研究課題/領域番号: 25540044
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 高性能計算
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 菊植 亮 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90362326)
• 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: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2015年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2014年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2013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: 実時間シミュレーション / コンピュータグラフィックス / 非線形連立微分包含式 / 数値積分 / 非線形連立微分方程式 / 柔軟体 / 有限要素法

研究成果の概要

摩擦・接触などの力学現象は不連続関数を含む微分方程式（微分包含式）として表現できるが，一般にそれらはシミュレーションにおける取り扱いが難しい．これらの現象を包含して，かつ，変形しうる連続体が含まれる場合，さらに，そのシミュレーションを実時間で行う必要がある場合は，超多自由度非線形連立方程式を数十分の一秒毎に解く必要がある．このためには正確さよりも安定性を重視した計算技術が必要であり，従来のオフライン数値解析のための計算技術とは全く異なる観点からの技術開発が必要である．本研究では，上記のような問題認識にもとづいた要素計算技術と数学的ツールの研究開発を網羅的に行った．

研究成果

• [国際共同研究] INRIA(フランス)
• [雑誌論文] A Time-Integration Method for Stable Simulation of Extremely Deformable Hyperelastic Objects (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryo Kikuuwe
  • 雑誌名: The Visual Computer 巻: 未定 号: 10 ページ: 1335-1346
  • DOI: 10.1007/s00371-016-1225-0
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A New Representation of Systems with Frictional Unilateral Constraints and Its Baumgarte-Like Relaxation (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryo Kikuuwe and Bernard Brogliato
  • 雑誌名: Multibody System Dynamics 巻: 未定 号: 3 ページ: 267-290
  • DOI: 10.1007/s11044-015-9491-6
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Backward Euler Simulation of One-Dimensional Burridge-Knopoff Model of Earthquakes with Set-Valued Friction Laws (2015)
  • 著者名/発表者名: Xiaogang Xiong, Ryo Kikuuwe and Motoji Yamamoto
  • 雑誌名: Advances in Computational Mathematics 巻: 41 号: 6 ページ: 1039-1057
  • DOI: 10.1007/s10444-014-9398-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Contact Force Model with Nonlinear Compliance and Residual Indentation (2014)
  • 著者名/発表者名: Xiaogang Xiong, Ryo Kikuuwe, and Motoji Yamamoto
  • 雑誌名: Transactions of ASME: Journal of Applied Mechanics 巻: 81 号: 2 ページ: 21003-21003
  • DOI: 10.1115/1.4024403
  • 査読あり
• [学会発表] 実時間シミュレーションのための曲げねじりに対応するばね剛体モデル (2016)
  • 著者名/発表者名: 野澤勇貴，菊植亮
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2016
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-06-09
• [学会発表] 柔軟タイヤの転がり面接触摩擦モデルとMagic Formulaの比較 (2015)
  • 著者名/発表者名: 東誠人，菊植亮
  • 学会等名: 第16回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会（SI2015）
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2015-12-14
• [学会発表] 柔軟体の変形シミュレーションにおける摩擦接触モデルの改善 (2015)
  • 著者名/発表者名: 杉本正将，菊植亮
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2015
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2015-05-17
• [学会発表] 摩擦接触を伴う柔軟体の変形シミュレーション (2013)
  • 著者名/発表者名: 岡文香，菊植亮，山本元司
  • 学会等名: 日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 東京
• [備考] 研究代表者のホームページ
  • URL: http://rk.mech.kyushu-u.ac.jp/