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2013 年度 実施状況報告書

強い非線形性を伴う構造物の解析・設計のための非滑力学的方法論の展開

研究課題

研究課題/領域番号 23560663
研究機関東京大学

研究代表者

寒野 善博  東京大学, 情報理工学(系)研究科, 准教授 (10378812)

キーワード接触問題 / 弾塑性 / 凸最適化 / 凸解析 / 半正定値計画 / 整数計画 / 摩擦 / 張力構造
研究概要

この研究課題の主題である非滑力学 (nonsmooth mechanics) とは,構造物のさまざまな非線形現象を理論的・数値的に解析するための強力な方法論である.数理的には,非滑力学の諸手法は最適化の理論・解法と密接な関係がある.この研究課題では,建築構造物にまつわる種々の非線形問題に改めて注目し,非滑力学の観点からそれらを捉えなおすことにより,より適切な定式化と頑健な数値解析法を開発することにある.
平成25年度は,主に次の二つの方向の研究をおこなった.(1) 前年度までに開発した方法論を,一見すると別の分野の問題であるが同種の数理構造をもつ問題に対して展開した.これには,制振構造のためのダンパーの最適配置問題やポアソン比が負の構造物を設計する問題が含まれる.(2) 非滑力学の主要テーマの一つである弾塑性問題に関して,より難しく設計の観点からも重要な問題として,不確実性の要素を組み込んだ問題に挑戦した.

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

非滑力学の従来からの重要なテーマの一つである弾塑性問題に関して,不確実性を導入するという新たな展開に成功した.また,一見すると全く別の問題にみえる構造力学のいくつかの問題について,実は非滑力学と同種の数理構造をもつことを明らかにすることで,これまでの研究成果の展開に成功した.一方,熱応力特性にまつわる最適設計問題については,実用性の観点からは材料分布の領域に関する制約が必要であることが判明した.

今後の研究の推進方策

熱応力特性にまつわる最適設計問題について,実用的な設計解を得る手法を開発する.その際に,ポアソン比が負の構造物を設計する手法を提案した際の数理手法を展開することで,実用性に関わる条件を数値的に解きやすい形で定式化することを検討する.

次年度の研究費の使用計画

特殊な熱応力特性をもつ構造物の設計法を開発し学会発表を行う予定であった.しかし,計算機実験の結果,材料分布に関する制約を組み込まないと実用的な解が得られないことが明らかになった.このため,計画を変更して材料分布に関する制約を組み込むことを検討する必要が生じたため,未使用額が発生した.
材料分布に関する制約の定式化と解法を平成26年度に行い,未使用額はその開発および学会発表の経費に充てる.

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] A mixed integer programming approach to designing periodic frame structures with negative Poisson's ratio2014

    • 著者名/発表者名
      R. Kureta and Y. Kanno
    • 雑誌名

      Optimization and Engineering

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1007/s11081-013-9225-7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Worst-case load in plastic limit analysis of frame structures2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Kanno
    • 雑誌名

      Journal of Mechanics of Materials and Structures

      巻: 8 ページ: 415-439

    • DOI

      10.2140/jomms.2013.8.415

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Damper placement optimization in a shear building model with discrete design variables: A mixed-integer second-order cone programming approach2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Kanno
    • 雑誌名

      Earthquake Engineering and Structural Dynamics

      巻: 42 ページ: 1657-1676

    • DOI

      10.1002/eqe.2292

    • 査読あり
  • [学会発表] 建築構造物における粘性ダンパーの最適配置問題に対する整数計画法2013

    • 著者名/発表者名
      寒野 善博
    • 学会等名
      第26回計算力学講演会 (CMD2013)
    • 発表場所
      佐賀大学(佐賀県佐賀市)
    • 年月日
      20131102-20131104
  • [学会発表] Generating asymmetric tensegrity structures via truss topology optimization2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Kanno
    • 学会等名
      IASS Annual Symposium - Beyond the Limits of Man
    • 発表場所
      Wroclaw (Poland)
    • 年月日
      20130923-20130927
  • [学会発表] Discrete optimization of damper placement in a shear building via mixed integer programming2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Kanno
    • 学会等名
      International Conference on Vibration Problems (ICOVP 2013)
    • 発表場所
      Lisbon (Portugal)
    • 年月日
      20130909-20130912
  • [学会発表] 整数計画を用いたせん断型構造物モデルにおける粘性ダンパーの最適配置法2013

    • 著者名/発表者名
      寒野 善博
    • 学会等名
      日本建築学会大会学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌市)
    • 年月日
      20130830-20130901

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公開日: 2015-05-28  

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