| 研究課題/領域番号 |
23560561
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
加藤 準治 東北大学, 災害科学国際研究所, 助教 (00594087)
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| 研究分担者 |
京谷 孝史 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00186347)
寺田 賢二郎 東北大学, 災害科学国際研究所, 教授 (40282678)
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| キーワード | 応用力学 / 計算力学 / トポロジー / 複合材料 / シミュレーション工学 |
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| 研究概要 |
繊維強化プラスチックをはじめとする複合材料は、軽量かつ高強度という優れた性質をもち、今や防災、耐震上の観点から必要不可欠な材料である。一方、複合材料の問題は、その強度の高さ故に脆性的な破壊挙動を示すこと、ミクロレベルにおける材料の挙動がマクロ構造の破壊挙動に大きく影響するという複雑なメカニズムを呈することである。
そのため、既往の研究では、構造最適化手法を用い、脆性破壊を起こす複合材料の靱性を向上させる手法を確立したが、この手法はミクロレベルにおける材料の挙動を本質的に評価できていない。そこで、本研究では、材料非線形性を考慮した複合材料の、ミクロレベルにおける材料の種類、トポロジー位相、寸法および配置を最適化する、マルチスケール構造最適化手法を確立することを目的としたものである。
本研究は、このような背景から、「線形マルチスケールトポロジー最適化手法」という新しい方法を確立し、国内外の学会や学術論文にて発表した。この手法は、今後の数値材料設計をやる上で、非常に有効な手法であり、有限要素法を基本としものである。また、本研究では上記の目的に加え、新たなな方法として、複合材料の弾塑性挙動を考慮したトポロジー最適化法およびフェーズフィールド法によるトポロジー最適化手法の開発に成功した。これらの成果は、6つの学術論文(4つは掲載済み、2つは査読審査中)ならびに国内外の学会で積極的に発表された。
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