機械的特性を利用した新しい電磁波機能をもつ構造を対象とした創成設計法の構築

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19560142
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 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: 京都大学
• 研究代表者: 西脇 眞二 京都大学, 工学研究科, 教授 (10346041)
• 研究分担者: 泉井 一浩 京都大学, 工学研究科, 助教 (90314228) ; 野村 壮史 株式会社豊田中央研究所, 電磁波用研究室, 研究員 (80394823)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• キーワード: 設計工学 / 最適設計

研究概要

近年,フォトニック結晶構造などの新しい機能をもつ電磁波構造が注目を浴びつつある.このような新しい機能をもつ電磁気構造はナイトビジョン,自動運転のためのレーザレーダ,ミリ波レーダなど,多くの応用展開が期待されている.そこで,本研究では,新しい機能をもつ電磁波構造として,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した.

研究成果

• [雑誌論文] Topology Optimization for the Design of Periodic Microstructures Composed of Electromagnetic Materials (2009)
  • 著者名/発表者名: Nomura, T., Nishiwaki, S., Sato, K., Hirayama, K
  • 雑誌名: Finite Elements in Analysis and Design Vol.45 ページ: 789-804
  • 査読あり
• [雑誌論文] Topology Optimization for Cross-Section Designs of Electromagnetic Waveguides Targeting Guiding Characteristics (2009)
  • 著者名/発表者名: Nishiwaki, S., Nomura, T., Kinoshita, S., Izui, K., Yoshimura, M., Sato, K., Hirayama, K
  • 雑誌名: Finite Elements in Analysis and Design Vol.45 ページ: 944-957
  • 査読あり
• [雑誌論文] レベルセット法による形状表現を用いたフェーズフィールド法の考え方に基づくトポロジー最適化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山田崇恭, 西脇眞二, 泉井一浩, 吉村允孝, 竹澤晃弘
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集(A編) 75(753) ページ: 550-558
  • 査読あり
• [雑誌論文] レベルセット法に基づくコンプライアントメカニズムの構造最適化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 山田崇恭, 山崎慎太郎, 西脇眞二, 泉井一浩
  • 雑誌名: 日本計算工学会論文集 No.20080001
  • 査読あり
• [雑誌論文] 導波特性を設計目標とする電磁波導波路のトポロジー最適化 (2007)
  • 著者名/発表者名: 木下慎也, 西脇眞二, 泉井一浩, 吉村允孝, 野村壮史, 佐藤和夫
  • 雑誌名: 日本計算工学会論文集 No.20070025
  • 査読あり
• [学会発表] Topology optimization of anti-scattering structure for dielectric obstacle (2010)
  • 著者名/発表者名: Nomura, T., Uchida, N., Matsuzawa, S., Yamasaki, S., Nishiwaki, S
  • 学会等名: 2nd International Workshops on Advances in Computational Mechanics
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 20100329-20100331
• [学会発表] A New Level Set-based Topology Optimization Method Using the Concepts of the Phase Field Method (2009)
  • 著者名/発表者名: Yamada, T., Nishiwaki, S., Izui, K., Yoshimura, M
  • 学会等名: 10th US National Congress on Computational Mechanics
  • 発表場所: Ohio, USA
  • 年月日: 20090716-20070719
• [学会発表] A New Level Set Based Topology Optimization Method Using a Fictitious Interface Energy Model Based on Phase Field Method Concepts (2009)
  • 著者名/発表者名: Yamada, T., Nishiwaki, S., Izui, K., Yoshimura, M
  • 学会等名: 8th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization(WCSMO-8)
  • 発表場所: Lisbon, Portugal
  • 年月日: 20090601-20090605
• [学会発表] Design of Grating Couplers Using Topology Optimization for the Efficient Excitation of Surface Plasmons (2009)
  • 著者名/発表者名: Andkjar, J., Sigmund, O., Nishiwaki, S., Nomura, T
  • 学会等名: 8th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization(WCSMO-8)
  • 発表場所: Lisbon, Portugal
  • 年月日: 20090601-20090605
• [学会発表] Topology Optimization of Electromagnetic Waveguides (2009)
  • 著者名/発表者名: Uchida, N., Nishiwaki, S., Izui, K., Yoshimura, M., Nomura, T
  • 学会等名: 8th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization(WCSMO-8)
  • 発表場所: Lisbon, Portugal
  • 年月日: 20090601-20090605
• [学会発表] Simultaneous Shape and Topology Optimization for the Design of Patch Antennas (2009)
  • 著者名/発表者名: Uchida, N., Nishiwaki, S., Izui, K., Yoshimura, M., Nomura, T., Sato, K
  • 学会等名: 3rd European Conference on Antennas and Propagation
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 20090300
• [学会発表] Structural Optimization of Compliant Thermal Micro Actuators Based on the Level Set Method (2008)
  • 著者名/発表者名: Yamada, S., Yamasaki, S., Nishiwaki, S., Izui, K., Yoshimura, M
  • 学会等名: 12th AIAA/ISSMO Multidisciplinary Analysis and Optimization Conference
  • 発表場所: Victoria, Canada
  • 年月日: 20080200
• [学会発表] Interface Structure Design of Electromagnetic Material Using Topology Optimization (2007)
  • 著者名/発表者名: Nomura, T., Sato, K., Hirayama, K., Nishiwaki, S., Yoshimura, M
  • 学会等名: Third Asian-Pacific Congress on Computational Mechanics in conjunction with Eleventh International Conference on Enhancement and Promotion of Computational Methods in Engineering and Science
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 20071203-20071206
• [学会発表] Level Set Based Structural Optimization Targeting Vibration Characteristics (2007)
  • 著者名/発表者名: Nishiwaki, S., Yamasaki, S., Izui, K., Yoshimura, M
  • 学会等名: The 2nd Korea-Japan Workshop on Computational Engineering
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 20070831-20070802
• [学会発表] Topology Optimization for the Design of Electric Field Resonators Targeting Frequency Characteristics (2007)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita, S., Nishiwaki, S., Izui, K., Yoshimura, M., Nomura, T., Sato, K., Hirayama, K
  • 学会等名: 7th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization(WCSMO-7)
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 20070521-20070525