材料構成則への生物学的計算手法の応用

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08750098
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 古川 知成 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (10272395)
• キーワード: 材料構成則 / 生物学的計算手法 / 進化的アルゴリズム / ニューラルネットワーク / パラメータ同定 / 非線形マッピング

研究概要

原子力発電所の圧力容器や配管などは繰り返し荷重、高温・高圧・放射線などの厳しい環境にさらされるため、それらの材料の変形挙動を精度よく評価するためには、非弾性解析が必要不可欠であり、これまでに数々の非弾性構成方程式を提案されてきた。
しかし従来の構成式を応用する際の主要な問題点は、(1)高度な材料挙動を表そうと、より複雑な構成方程式が提案されてきているが、式が複雑になればなるほど、材料パラメータを決定するのが非常に難しくなってきている、(2)従来の構成式は多くとも2〜3種類の材料挙動を表現するのが限界であり、構成式が陽に記述される限り、モデル誤差を取り除くことはできない、である。これらの問題に対処するため、様々な数理学的アプローチが取られてきたが、実際にはしばしば応用できない。
以上のことを背景として、本研究においては、従来の構成方程式に、元来非線形である自然現象からヒントを得た生物学的計算手法を導入することにより、上記の問題点を克服した。具体的には、問題(1)においてダ-ウィンの進化論を基に、進化的アルゴリズムを用いたパラメータ同定手法を提案した。それにより従来手法の問題であった解の振動や発散に至ることなく安定した解を得ることに成功した。
また問題(2)において人工知能的見地から、任意の非線形マッピングが可能な階層型ニューラルネットワークを材料構成則として用いて定式化した。本構成則を実験データにより構築したところ、モデル誤差がほとんどなく、従来の構成則に対する本構成則の有効性が確かめられた。

研究成果

• [文献書誌] T.FURUKAWA and G.YAGAWA: "INELASTIC CONSTITUTIVE PACAMETER IOENTIFICATION USING AN EVOLUTIONARY AIGORITHM WITH CONTINUOUS INDIVIDJALS" International Journal for Numerical Methods in Engineering. 近日発刊. (1997)
• [文献書誌] T.FURUKAWA,H.OKADA and G.YAGAWA: "IMPLICIT CONSTITUTIVE MODELING USING NEURAL NETWORKS" 19th Intornational Congress of Teoretical and Applied Mechanics. JJ-3. 531- (1996)
• [文献書誌] T.FURUKAWA and G.YAGAWA: "A NEURAL CONSTITUTIVE MODEL FOR VISCOPLASTICITY" Computational Mechanics'97,International Conference on Computational Engineering Science. (5月). (1997)
• [文献書誌] 古川知成: "進化的アルゴリズム・ニューロ援用材料構成則" 日本機械学会第73期通常総会講演会講演論文集. V. 193-194 (1996)
• [文献書誌] 古川知成・矢川元基: "ニューラルネットワークによる高精度構成則の一提案" 日本機械学会平成8年度材料力学部門講演会講演論文集. A. 285-286 (1996)
• [文献書誌] G.YAGAWA,S.Yoshimura,H.OKUDA and T. FUKUKAWA: "INNODATIVE APPROACHES FOR MODELLING OF INELASYIL MATERIAL BEHAVIORS (APPLICATIONS OF NEURAL NETWORKS AND EVOLOTIONARY ALGORITHMS)" Localsed Damage 96-Computer-Aided Assessmentand Control-. 169-184 (1996)