偏微分方程式による一元的幾何学的特徴評価を基軸とした一気通貫型最適設計製造法
【研究キーワード】
トポロジー最適化 / 偏微分方程式 / 幾何学的特徴量 / 感度解析 / 設計工学 / デジタルエンジニアリング / 仮想的な物理モデル / 計算力学 / 最適設計 / レベルセット法 / 製造制約 / 積層造形 / 設計生産 / 幾何力学 / DfAM / 製造性の定式化 / 生産性の定式化 / 随伴変数法 / 幾何学的特徴 / 法線ベクトル場の構成 / 設計生産統合型トポロジー最適化 / 山田方程式 / CAE
【研究成果の概要】
本研究では、ものづくりにおける生産工程から要求される幾何学的な制約条件を、仮想的な物理モデルとして表現される場の偏微分方程式により定式化した。具体的には、定常の拡散系の偏微分方程式を新たに導入し、その場の分布により製造性の表現を可能にした。また、トポロジー最適化法と統合し、設計生産統合型の最適構造創成設計生産法を構築した。さらには、組立性を考慮することで、複数部品から構成される機械構造物の創成設計をも可能にした。
【研究の社会的意義】
本研究により、生産工程を考慮したトポロジー最適化が可能になった。すなわち、理論的に最適な構造を設計するだけではなく、その製造工程を考慮した上で力学的に最適な構造を創成設計することを可能にした。これにより、多くは学術研究で留まっているトポロジー最適化の研究成果を、広く、ものづくり産業に普及させるための基盤技術を構築することができた。
【研究代表者】