2023 年度研究成果報告書

トポロジー最適化に基づく音響メタマテリアルのマルチスケール設計法の構築

研究課題

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研究課題/領域番号	22K14166
研究種目	若手研究
配分区分	基金
審査区分	小区分18030:設計工学関連
研究機関	東京大学
研究代表者	松島慶東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (60943537)
研究期間 (年度)	2022-04-01 – 2024-03-31
キーワード	音響メタマテリアル / トポロジー最適化 / マルチスケール / 最適設計 / 散乱解析
研究成果の概要	本研究の成果は以下である。(1) 散乱行列の計算手法の構築と音響メタマテリアルの最適設計手法を構築した。(2) 円形多層弾性体で構成される弾性体開放系の例外点の探索を行った。(3)Parity-Time対称を利用したクローキング構造の設計を行い、クローキング性能に空間非対称が生じることを明らかにした。(4) 海外の研究者との共同研究により、回折格子上を伝搬するRayleigh-Bloch波の分散解析を行う手法を新たに考案した。(5) 最適設計において問題となる数値不安定性を解消するための正則化法を開発した。
自由記述の分野	計算力学
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究成果により、ミクロ・マクロ構造を独自のアルゴリズムによって同時に設計する方法が構築され、また近年応用物理学分野において盛んに研究されている非エルミート系に関連する物理現象を所望に操作するための手法として最適設計が有用であることも確認した。社会的意義として、本研究によって開発した音響構造設計法によって、より高効率な静音・制振構造の実現が期待される。振動の制御は幅広い産業において重要な技術であり、これらの基盤となる技術への応用に繋がる可能性がある。