革新的機械システムの創成を目指したリンク機構のトポロジー最適化法の開発
【研究キーワード】
トポロジー最適化 / 一般化連続体力学 / 数理モデル / 感度解析 / 偏微分方程式 / 最適設計 / 構造最適化 / 有限要素法 / マルチマテリアル / 拡張レベルセット法 / マイクロポーラ弾性体 / 非線形トポロジー最適化 / 機構創成 / 幾何学非線形 / メカニズム設計 / レベルセット法 / スーパーレベルセット法 / 計算力学 / メカトロニクス / リンク機構
【研究成果の概要】
本研究では、複数部材から構成される機械構造物に対するトポロジー最適化法を構築し、複数の部材を適材適所に配置可能な方法論を構築した。具体的には、レベルセット法に基づく形状表現を2つ以上の異なる複数部材を対象とした形状表現に拡張し、その形状表現法に基づいたトポロジー最適化法と具体的な数値解析アルゴリズムを構築した。次に、リンク機構の創成設計を目指して、所望の変形モードを実現する数理モデルの開発検討を行った。その結果、一般化弾性体におけるマイクロポーラ弾性体理論に着目し、具体的なパラメータ設定法の検討を行った。前述の複数部材トポロジー最適化との統合化に関する基礎検討を行った。
【研究の社会的意義】
本研究では、力学モデル及び数理モデルに基づく最適設計法に基づいてリンク機構の創成を可能とする数理モデル系の構築を目的としている。予め定められた設定のもとで最適な組合せを求める方法や、生物を模倣した方法と比較して、設計者の勘や経験、生物の観察に基づかずに、力学的・数学的に最適な機構の創成が可能になる。これにより、従来とは抜本的に異なる機械システムの創成により、高効率だけではなく、新しい機能を持つ機械システムの実現を可能にする。
【研究代表者】
【研究分担者】 |
| 渡邊 育夢 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | 構造材料研究拠点 | 主任研究員 | (Kakenデータベース) |
| 宮島 健 | 地方独立行政法人大阪産業技術研究所 | 和泉センター | 研究員 | (Kakenデータベース) |
|
【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2019-06-28 - 2021-03-31
【配分額】6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)