| 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,開発の第二年目として,以下の項目について検討・開発を行った.
(1) 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,粒子法などのメッシュフリーの方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) 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
本年度は,昨年度には基礎検討で終わった構造領域と電磁波領域の二つの領域に関するトポロジー最適化の方法の統合化を図った.統合化の際の最も重要な課題は,目的関数等の最適化問題の定式化である.すなわち,構造物が荷重を負荷した場合に,必要とされる電磁波機能を示すように変形して,形状を変更させる必要があるが,その機能を実現する最適化問題の定式化が重要課題となる.本研究では,相互平均コンプライアンスの考え方をもとに,定式化の検討を行った.他方,従来のトポロジー最適化における数値問題を抜本的に解決可能な新しい方法として注目されているレベルセット法に基づくトポロジー最適化についても,基礎理論を構築し,コンプライアントメカニズムの設計へ適用するとともに,電磁波問題への適用可能性について検討を行った.
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