研究課題
昆虫飛行は，マルチフィジクス・マルチシステム強連成を巧みに利用して，1mmオーダーの微小化を達成している．ゆえに昆虫を規範とすることで，ドローンのような飛行体を微小化することが期待されている．しかし，現象の複雑さと加工技術の限界から，1mmオーダーの昆虫規範型飛行体は実現されていない．そこで本研究では，Ⅰ．マルチフィジクス・マルチシステム強連成解法を開発し，Ⅱ．それを用いて，MEMSの2.5次元構造が昆虫飛行メカニズムを有するように設計し，Ⅲ．それを実際にMEMSプロセスで作成することで，1mmオーダーの昆虫規範型MEMS飛行体を実現する．本年度の研究実施計画に沿って，以下の研究成果を得た：Ⅱ．本強連成解法による昆虫規範型MEMS飛行体の設計を行った．この設計問題は目的関数が非線形で多峰性を有するので計算量が膨大となる．そこで効率化のために，分散並列計算の導入に加えて，翼，圧電バイモルフ，変位変換機構を個別に設計後，それを初期解とし，飛行体全体の解を探索した．変位変換機構は，微小な強制変位を大きなストローク角に変換できた．翼は，微小な振動振幅に対して，共振でストローク角を大きく増幅できた．また微小薄板の圧電バイモルフを従来方法で解析することが困難なので，新しい圧電‐逆圧電強連成解法を開発した．このように各サブシステムの設計を行い，飛行体全体での大規模計算による設計解の探索を効率化した．この結果，研究発表に示す研究成果を得た．
2: おおむね順調に進展している
研究実績の概要に示すように，本年度の研究実施計画に沿って，研究成果を十分得たから．
本研究では，Ⅰ．マルチフィジクス・マルチシステム強連成解法を開発し，Ⅱ．それを用いて，MEMSの2.5次元構造が昆虫飛行メカニズムを有するように設計し，Ⅲ．それを実際にMEMSプロセスで作成することで，1mmオーダーの昆虫規範型MEMS飛行体を実現する．
すべて 2022 2021
すべて 雑誌論文 (21件) (うち国際共著 14件、 査読あり 15件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 7件)
International Journal for Computational Methods in Engineering Science and Mechanics
巻: - ページ: -
10.1080/15502287.2022.2066032
Fluids
巻: 7 ( 1 ) ページ: -
10.3390/fluids7010026
2021 6th International Conference on Robotics and Automation Engineering, ICRAE 2021
巻: - ページ: 162 - 167
10.1109/ICRAE53653.2021.9657802
Engineering Research Express
巻: 3 ( 4 ) ページ: -
10.1088/2631-8695/ac2bf0
Proceedings of the 40th JSST Annual International Conference on Simulation Technology
巻: - ページ: 406 - 409
巻: - ページ: 370 - 373
巻: - ページ: 374 - 377
巻: - ページ: 378 - 379
巻: - ページ: 404 - 405
Computers and Structures
巻: 253 ページ: -
10.1016/j.compstruc.2021.106572
計算工学講演会論文集
巻: 26 ページ: A-10-02
巻: 26 ページ: A-11-02
巻: 26 ページ: A-11-03
Proceedings of the 16th Annual IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems, NEMS 2021
巻: - ページ: 1320 - 1325
10.1109/NEMS51815.2021.9451440
計算力学講演会講演論文集 ( 一般社団法人 日本機械学会 )
巻: 2021.34 ( 0 ) ページ: 176
10.1299/jsmecmd.2021.34.176
巻: 2021.34 ( 0 ) ページ: 249
10.1299/jsmecmd.2021.34.249
巻: 2021.34 ( 0 ) ページ: 210
10.1299/jsmecmd.2021.34.210
World Congress in Computational Mechanics and ECCOMAS Congress
巻: 1200 ページ: -
10.23967/wccm-eccomas.2020.163
8th International Conference on Computational Methods for Coupled Problems in Science and Engineering, COUPLED PROBLEMS 2019
巻: - ページ: 470 - 480
巻: - ページ: 451 - 457
日本シミュレーション学会英文誌 ( 一般社団法人 日本シミュレーション学会 )
巻: 8 ( 2 ) ページ: 163 - 172
10.15748/jasse.8.163
