权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

ゴム・樹脂・金属を含む複合材料の耐衝撃・制振性能を制御するトポロジー最適設計

优化拓扑设计，控制橡胶、树脂、金属等复合材料的抗冲击和减振性能

基本信息

批准号：
21K14229
负责人：
干場大也
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は，ゴム・樹脂・金属を含む複合材料の耐衝撃性・制振性といった動的応答の制御を目的として，複合材料内部の個々の材料配置・形状を決定する数値シミュレーションの枠組みを構築することである．そのために，既往のトポロジー最適化理論を拡張し，数値計算アルゴリズムの性質を踏まえて，個々の材料特性および設計問題に適合した手法を提案する．前年度までの粘弾性材料および動的応答に関する進捗を踏まえ，これを粘弾塑性材料あるいは異種複合材料の最適設計へと進展させるため，本年度は樹脂・金属の有する損傷挙動あるいは塑性変形挙動といった準静的材料特性を主題に定め研究を進行した．トポロジー最適化において密度法と呼ばれる材料表現法では，仮想的な材料構成則を設計変数の関数として与える必要があるが，この構成則を損傷材料と弾塑性材料を組み合わせる形で新たに定式化した．これは有限要素法の解法，解析的感度解析手法，計算コスト等を総合的に考慮し，トポロジー最適化という目的に特化した合理的手法となるように構築したものである．本手法は，これまでの研究成果と基礎的な手法の大部分を共有しており，高い拡張可能性を有している．また，上記に関連して，ひずみの進展あるいは応力の増大に従い軟化挙動を呈する材料を用いる場合，設計関数の非凸性あるいは応力-ひずみ関係の連続性の欠如により最適解の収束計算が不安定化することが知られている．本研究の目的に鑑みると，この問題に対する安定化手法の導入は不可欠であり，その構築に向けた基礎的検討に既に着手しており，現在継続中である．

The purpose of this study is to determine the number of material configurations and shapes within composite materials, and to determine the structure of composite materials. In the past, the optimization theory was expanded, and the numerical value calculation was carried out. The properties of the materials and the design problems were proposed. In the past year, the development of viscous materials and their dynamic properties has been studied. The density method of optimization and the material expression method of optimization are used to design the material composition of the desired material, and the number of relations and requirements are used to design the material composition of the desired material. The finite element method is used to solve the problem. The sensitivity analysis method of analysis is used to calculate the parameters. The optimization method is used to optimize the purpose. Most of the basic research results of this method are common, and there are high possibilities for expansion. In the case of material application, the design relationship is non-convex, the force is non-uniform, and the continuity of the internal relationship is non-uniform. The purpose of this study is to identify and introduce stabilization methods for these problems.

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Preliminary Study on Multi-material Dynamic Topology Optimization based on Generalized Maxwell Model

基于广义麦克斯韦模型的多材料动态拓扑优化初步研究

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
G. Liu;H. Hoshiba;K. Nishiguchi and J. Kato
通讯作者：
K. Nishiguchi and J. Kato

AN EXTENDED SIMP MODEL AND SENSITIVITY FORMULATION FOR TOPOLOGY OPTIMIZATION OF BRITTLE-DUCTILE COMPOSITE STRUCTURES

脆性复合结构拓扑优化的扩展SIMP模型和灵敏度公式

DOI：
10.2208/jscejj.22-15028
发表时间：
2023
期刊：
Japanese Journal of JSCE
影响因子：
0
作者：
FUJIWARA Mutsuki;HOSHIBA Hiroya;NISHIGUCHI Koji;KATO Junji
通讯作者：
KATO Junji

A practicable two-material interpolation method for isotropic brittle-ductile topology optimization

一种实用的各向同性脆塑拓扑优化的双材料插值方法

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
FUJIWARA Mutsuki;HOSHIBA Hiroya;NISHIGUCHI Koji;KATO Junji;Hiroya Hoshiba;干場大也;Hiroya Hoshiba;藤原睦樹;Hiroya Hoshiba
通讯作者：
Hiroya Hoshiba

Stabilization of Topology Optimization of Elastoplastic Structures by Applying Subloading Surface Model

应用次载表面模型稳定弹塑性结构的拓扑优化