機構・構造・制御系の進化的自動最適化設計シミュレーション法の開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450091
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 大熊 政明 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (60160454)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中原 健志 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (00334516) ; 田村 晋司 東京工業大学, 大学院・情報理工学研究科, 助手 (70323798) ; 梶原 逸朗 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (60224416)
• Keywords: 構造最適設計 / 構造動力学 / トンボの羽構造 / 軽量高剛性設計 / 精密有限要素モデル / 非線形最適化 / 制振制御 / コンロッド

Research Abstract

本年度の研究計画に沿って研究活動を行い,次のような成果を得た.
まず,進化型構造最適化アルゴリズムの構造動力学的最適化への理論拡張を行った.その妥当性を検証するために,プログラムシステムを構築して,いくつかの基礎的適用対象物に加えて,あるエンジンのクランクシャフト・コンロッド・ピストン機構の中のコンロッドについて最適設計を行った.強度,剛性および共振回避のための高固有振動数をすべて適切に確保しながら軽量化設計を行う最適化解を得た.研究上作成したプログラムの発展を図ることで第三者使用に耐え得る汎用プログラム開発の見通しもっけられた.
宇宙空間構造物設計への示唆などを与えられることなどを工学的動機としてのトンボの羽の構造動力学的研究については,実際の羽(アキアカネ)の精密観察を行い,その観察と計測と昨年度のモデル化研究で得られた知見とを利用して,さらに精密なモデル作成を行った.具体的には網脈座標と寸法の精密化および羽のそりもモデル化に組み込むことで,実験によって得られる実際の羽の動特性と良く一致する特性を有するモデルが構築できた.細脈の模様についての最適化視点からの考察も行ったが,この点については明確な解釈を得る結果は得られなかった.
制御に関する研究としては,制御理論の整理は騒音制御理論も含めて行い,騒音低減化のための構造最適化としての薄板構造の折り曲げや押し出し変形による構造最適化と制振静粛制御法の研究を行った.
最新の成果についての公表は平成16年度に開催の国際会議での発表も含めて計画立てている.

Research Products

• [Publications] 金 裕永: "三次元構造物の形態自動最適化に関する研究"学位論文(東京工業大学). (2003)
• [Publications] Woo Young Kim, Takeshi Nakahara, Masaaki Okuma: "An Evolutionary Optimization Method for Designing Three-Dimensional Structures"Proceedings of the 5^<th> World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization. (2003)
• [Publications] Naoto Fuse, Masaaki Okuma, Jin-Young Jeon, Takeshi Nakahara: "A Study on Noise Reduction of Vibrating Plate by its Curvature Optimum Design and Optimum Rib Attachment"Proceedings of The 10^<th> International Conference on Sound and Vibration. (CD-ROM). 3917-3924 (2003)
• [Publications] 金 祐永, 中原健志, 大熊政明: "三次元構造物の自動最適化のための生長変形法の開発(第2報 動力学最適化の基本アルゴリズムの開発と基礎検討)"日本計算工学会・論文集 http://save.k.u-tokyo.ac.jp/jsces/. (2003)
• [Publications] 大熊政明, 天野淳之, 中原健志: "3Dデジタイザーと実験データ利用による高精度有限要素モデルの作成法"日本機械学会機械力学計測制御部門講演会D&D2003 講演論文集. (CD-ROM). (2003)