| 研究課題/領域番号 |
19J20405
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
堺 雄亮 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| キーワード | 粒子群最適化手法 / 大変形解析 / ベンディングアクティブ構造 / グリッドシェル / 負のポアソン比 / 形状設計 / 離散微分幾何学 |
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| 研究実績の概要 |
本研究計画の最初の取り組みとして、真直な梁部材で構成された格子状平板に面外変形を与えて曲面を生成する構造形式であるベンディングアクティブ・グリッドシェルの大変形解析に用いる動的緩和法プログラムの開発および論文執筆を行った。当該研究は、国外の建築空間構造学の専門家との共同研究として執り行った。提案手法では、グリッドシェルを構成する梁部材間の各接合部において定めた単位法線ベクトルを用いて幾何学的非線形性を考慮した梁要素の3次元的な大変形を表現した。提案モデルを動的緩和法と全ポテンシャルエネルギー最小化に基づく最適化のそれぞれに適用した大変形解析を行い、有限要素解析と結果を比較したところ、十分な精度で一致することがわかった。当該研究の成果は国内外の研究集会で発表し、国際専門誌に投稿した。
また、2019年度の後半より、柔軟な格子形状を有するグリッドシェルの最適化プログラムの開発を開始した。当該構造は、負のポアソン比を持つことにより、面外変形を受けた際に正のガウス曲率を持つドーム状の曲面形状を容易に生成できるという特徴を持つ。当該構造に対して粒子群最適化による発見的手法に基づく形状設計法を考案した。また、曲面形状の定量化において離散微分幾何学によって定義される離散曲率を用いた。当該研究の成果は2020年度の国内の研究会等で発表し、国際誌へ投稿する論文執筆を行う。これらの研究は、研究の方針を都度修正しつつも申請書に記載する研究計画に概ね則っている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
修士課程に引き続き、本年度前半は研究計画（A-1）に相当するベンディングアクティブ構造の大変形解析法についての研究を行った。具体的には、強制変位および外力荷重を与えられた梁部材の釣合い形状を生成する動的緩和法プログラムの開発および論文執筆を行った。当該研究の成果は、2019年度日本建築学会大会にて発表し、この分野のトップジャーナルである"International Journal of Solids and Structures"に投稿し掲載が決定した。
後半からは研究計画（A-2）に相当する柔軟な変形機構を有する構造の設計法についての研究を行った。負のポアソン比を持つオーゼティック・ベンディングアクティブ・グリッドシェルの最適設計法についてのプログラムの開発を行い、ジャーナル論文の執筆および数値解析結果の検討を行っている。なお、当該研究の内容は、2020年度日本建築学会近畿支部研究発表会にて発表予定である。これらの研究は、研究対象および最適化手法の変更等の方針の修正を行っているが、申請書に記載する研究計画に概ね則っており経過は順調であると判断される。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は本年度の後半より研究を開始したオーゼティック・ベンディングアクティブ・グリッドシェルの最適設計法について研究を進める。
また、当該構造の離散的な格子形状は負のポアソン比という特異な力学特性を有するため曲面構造以外の機構設計にも応用できることが予想される。今後の研究方針として研究計画Bに相当する機構設計に、この格子形状を利用することを考える。
以上の2種類の研究を進行させ、国際ジャーナルやシンポジウム等で成果を発表し続ける。
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