| 研究概要 |
本研究では,力学的な特性を利用して電磁気機能特性の高度化・多機能化可能な構造の創成設計技術を構築することを目的とする.すなわち,荷重を負荷することにより誘電体で構成される対象構造が力学的に変形し,その結果,構造の形態・形状が変化することにより,電磁気機能特性を変化させる構造を創成設計する方法論をトポロジー最適化の考え方に基づき開発する.本年度は,開発の第一年目として,以下の項目について検討・開発を行った.
(1)非線形効果を考慮した構造力学問題に関するトポロジー最適化の方法論の検討構造力学の問題については,大変形等の非線形効果を考慮した最適化法を開発する必要がある.このとき,大変形によって有限要素メッシュが大きくゆがみ,最適化が実行不可能になる問題点が指摘されている.本年度は,この問題を解決するための第一段階として,メッシュフリーの有効な手段である有限被覆法とトポロジー最適化法の統合化を図った.さらに,簡単な数値例により開発した方法論の有効性を検証した.
(2)構造力学の領域と電磁波の領域のトポロジー最適化の統合化本年度には,開発の第一段階として,電磁場問題について最適化を行う方法論を有限要素法に基づきを開発した.すなわち,汎用解析ソフトCOMSOL Multiphysicsをプラットフォームにし,この汎用ソフト上に電磁場問題を対象としたトポロジー最適設計法を実装した.そして,導波管の設計問題などに適用し,方法論の有効性を検証した.さらに,電磁波機能として,特定の周波数における電磁波の反射・通過,負の誘電率,透磁率の特性を示す機能の実現を可能とするために,新しく目的関数を提案するとともに,その目的関数の有効性についての基礎検討も行った.
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