新しい位相最適化手法による安全な空間充填輸送箱の実現に関する研究

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設計現場では，複数の固有周波数を同時に，しかも，時には大幅に移動させたいという要望がある．この要望に応えることのできる最も有用な方法は位相最適化法と考えられ，既に多くの研究がある，本研究でも，多数の固有周波数を同時に制御すべく，目的関数に一般化固有値指標を使い密度法による位相最適化解析を試みた．しかし，そもそも収束可能な課題かどうか判断できる術はなく試行錯誤の末，結局目標が達成できない場合と，漸く目標が達成できた例を示した．しかも一旦達成できたとしても位相最適化解析によって得られる構造形状は，凹凸があり，実際の設計仕様として，現構造からある厚さ以下のところに穴を設けることがしばしばなされるが，その結果，目標からずれてしまう可能性がある．そこで各固有周波数は，等価剛性，等価質量で決まるという振動の原点に立ち返り，下げたい周波数はバネに穴を設ける，あるいはマスを補強する．上げたい固有周波数はマスに穴を設ける，あるいはバネを補強することで，固有周波数の制御を試みた．この本研究提案手法によれば，従来の密度法などによる位相最適化解析では，現行の位相の状態のままで解を求めるため得られる解の種類は限定的に対し，提案手法では，各固有周波数の変化の方向を予測しながら言わばインタラクティブに，位相を変えながら解を求めてゆくために，圧倒的に短時間で，しかもより多様な解が得られることを示した．またこの新手法の利用法として，このような単独の利用法のほかに従来手法を使う場合に課題設定の適切さの判断などの前処理にも利用可能であることを輸送箱を例に示した．