2024/04/15 更新

写真a

ホシバ ヒロヤ
干場 大也
HOSHIBA Hiroya
所属
大学院工学研究科 土木工学専攻 構造・材料工学 助教
大学院担当
大学院工学研究科
学部担当
工学部 環境土木・建築学科
職名
助教
連絡先
メールアドレス
外部リンク

学位 1

  1. 博士(工学) ( 2019年3月   東北大学 ) 

研究キーワード 2

  1. 非線型解析

  2. トポロジー最適化

研究分野 2

  1. 社会基盤(土木・建築・防災) / 構造工学、地震工学

  2. 社会基盤(土木・建築・防災) / 構造工学、地震工学  / トポロジー最適設計

現在の研究課題とSDGs 1

  1. ゴム・樹脂・金属等の挙動を考慮した非線型トポロジー最適化

 

論文 20

  1. Eulerian elastoplastic simulation of vehicle structures by building-cube method on supercomputer Fugaku

    Nishiguchi K., Takeuchi S., Sugiyama H., Okazawa S., Katsuhara T., Yonehara K., Kojima S., Kawahara K., Hoshiba H., Kato J.

    ACM International Conference Proceeding Series     頁: 145 - 153   2024年1月

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    出版者・発行元:ACM International Conference Proceeding Series  

    This paper presents a novel numerical method for the elastoplastic simulation of vehicle component structures under large deformation problems, such as crash-worthiness analysis. Elastoplastic simulation of vehicle structures is essential for designing safer and more efficient vehicles, but poses significant challenges for a conventional finite element method (FEM) due to the limitation of parallel performance and mesh distortion at large deformations. To overcome these challenges, we propose using the cell-centered finite-volume method (CCFVM) in the Eulerian description and the building-cube method (BCM). The Eulerian CCFVM is a robust scheme for solving large deformations of the continuum by spatially fixed collocated Cartesian mesh, which enables a simpler data structure than conventional FEM. The BCM is a hierarchical Cartesian mesh approach in which the computational domain is divided into cubic regions with adaptive refinement suitable for parallel computing. The combination of Eulerian CCFVM and BCM enables us to perform high-fidelity simulations of vehicle component structures. We demonstrate the validity and scalability of the present method by computing a three-point bending test of vehicle component structures using different geometries, such as impact beams. The numerical results show good agreement with the reference results obtained by LS-DYNA, a commercial FEM code. We also achieve a weak scaling of 73.5% in an elastoplastic simulation of about 540 million cell mesh using 131,072 cores of supercomputer Fugaku. The proposed method is expected to contribute to the development of geometrically complex crushable structures by giga-casting and 3D printing, which are emerging manufacturing techniques for vehicle structures.

    DOI: 10.1145/3635035.3635038

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  2. Eulerian elastoplastic simulation of vehicle structures by building-cube method on supercomputer Fugaku

    Nishiguchi K., Takeuchi S., Sugiyama H., Okazawa S., Katsuhara T., Yonehara K., Kojima S., Kawahara K., Hoshiba H., Kato J.

    ACM International Conference Proceeding Series     頁: 145 - 153   2023年10月

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    出版者・発行元:ACM International Conference Proceeding Series  

    This paper presents a novel numerical method for the elastoplastic simulation of vehicle component structures under large deformation problems, such as crash-worthiness analysis. Elastoplastic simulation of vehicle structures is essential for designing safer and more efficient vehicles, but poses significant challenges for a conventional finite element method (FEM) due to the limitation of parallel performance and mesh distortion at large deformations. To overcome these challenges, we propose using the cell-centered finite-volume method (CCFVM) in the Eulerian description and the building-cube method (BCM). The Eulerian CCFVM is a robust scheme for solving large deformations of the continuum by spatially fixed collocated Cartesian mesh, which enables a simpler data structure than conventional FEM. The BCM is a hierarchical Cartesian mesh approach in which the computational domain is divided into cubic regions with adaptive refinement suitable for parallel computing. The combination of Eulerian CCFVM and BCM enables us to perform high-fidelity simulations of vehicle component structures. We demonstrate the validity and scalability of the present method by computing a three-point bending test of vehicle component structures using different geometries, such as impact beams. The numerical results show good agreement with the reference results obtained by LS-DYNA, a commercial FEM code. We also achieve a weak scaling of 73.5% in an elastoplastic simulation of about 540 million cell mesh using 131,072 cores of supercomputer Fugaku. The proposed method is expected to contribute to the development of geometrically complex crushable structures by giga-casting and 3D printing, which are emerging manufacturing techniques for vehicle structures.

    DOI: 10.1145/3635035.3635038

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  3. Topology optimization of connectable microstructure using enlarged connective domain 査読有り

    Matsui, M; Hoshiba, H; Kamada, H; Ogura, H; Kato, J

    STRUCTURAL AND MULTIDISCIPLINARY OPTIMIZATION   66 巻 ( 8 )   2023年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Structural and Multidisciplinary Optimization  

    Advances in 3D-printing technology have made it possible to manufacture structures containing periodic microstructures (lattice structures) and obtain superior mechanical performance that cannot be provided with uniform solids. To achieve the best performance, microstructures with different properties should be optimally designed and arranged in the right places within the macrostructure. However, in most of the basic approaches with homogenization theory, each microstructure is analyzed and optimized separately under periodic boundaries, so connectivity with adjacent microstructures is not considered (or guaranteed). Consequently, unrealistic discontinuous structures are often obtained, resulting in poor mechanical performance and manufacturability. To address this problem, we propose a method to introduce an "enlarged connective domain" around the boundary when dividing the macrostructure into multiple domains with different microstructures in advance. The microstructure of the enlarged connective domain is formed by combining the unit cells of adjacent microstructures, which allows micro-scale connectivity to be reflected in the macrostructure. Therefore, this method improves the mechanical connectivity between microstructures through the original optimization process of maximizing the performance of the entire macrostructure. This paper demonstrates that the proposed method improves connectivity and mechanical performance by performing optimization analyses for two- and three-dimensional problems. In addition, we focus on the width (volume ratio) of the connective domain as a design parameter that specifies the degree to which connectivity is considered and discuss how to set the parameter appropriately.

    DOI: 10.1007/s00158-023-03613-w

    Web of Science

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  4. 固体材料および材料界面の強度を考慮したマルチマテリアルトポロジー最適化 査読有り

    渡邉 大貴, 干場 大也, 西口 浩司, 加藤 準治

    日本計算工学会論文集   2023 巻 ( 0 ) 頁: 20230001 - 20230001   2023年2月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本計算工学会  

    <p>本研究では,固体材料と材料界面の両方の強度を考慮したマルチマテリアルトポロジー最適化手法を提案する.ヤング率と強度の複数の材料物性を同時に考慮するために,係数が等価に与えられるDMO材料内挿関数を適用する.応力制約付きトポロジー最適化の特異点問題を緩和するために,DMO材料内挿関数に適応した応力定義を提案する.さらに,材料界面を密度法ベースの手法で表現するために,2段階の密度フィルタリングを用いたgraded interfaceと呼ばれる手法を応用的に導入する.界面に引張/圧縮非対称応力規準を適用することにより,材料界面の引張の負担が軽減されるような最適化計算結果を得ることが可能となる.本研究で提案した手法の妥当性について,3つの構造モデルで検証を行う.</p>

    DOI: 10.11421/jsces.2023.20230001

    CiNii Research

  5. FFT 均質化アルゴリズムに基づく高解像度マルチスケールトポロジー最適化

    松井 聖圭, 干場 大也, 小倉 大季, 加藤 準治

    土木学会論文集   79 巻 ( 15 ) 頁: n/a   2023年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 土木学会  

    <p>近年,積層造形技術の発展により,構造物の形状(マクロ構造)だけでなく材料の微視構造(ミクロ構造)を制御し,所望の特性を持つ材料を製造することが可能になりつつある.そのため,最適なミクロ構造を設計するマルチスケールトポロジー最適化が注目を集めているが,これを実設計に適用するには課題が多い.特に,ミクロ構造解析の高い計算コストは,高解像度での解析や非線形問題への拡張の妨げとなっている.本研究は,これを解決するため,高速フーリエ変換を用いた均質化手法に着目し,より高速で省メモリな新しい最適化手法を開発する.線形弾性材料を想定した剛性最大化問題を対象に,従来手法との比較に基づく性能検証を行い,提案手法の妥当性を確認するとともに,計算コスト削減への効果について検証する.</p>

    DOI: 10.2208/jscejj.22-15026

    CiNii Research

  6. 脆性–延性複合構造物のトポロジー最適化のための拡張 SIMP 材料モデルおよび感度解析法の提案

    藤原 睦樹, 干場 大也, 西口 浩司, 加藤 準治

    土木学会論文集   79 巻 ( 15 ) 頁: n/a   2023年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 土木学会  

    <p>高強度かつ高靭性な構造は工学的に理想的な構造である.一部の複合構造物では,延性材料と脆性材料という性質の異なる 2 種類の材料を組み合わせることで,構造全体で高い強度と靭性を両立している.本研究では,そのような複合構造物を対象として,強度および靭性を最大化するためのトポロジー最適化手法を提案する.この手法は,強度を担う脆性損傷材料と靭性を担う von Mises 弾塑性材料からなる 2 相構造を想定し,数理構造の異なる 2 つの材料構成則を部分的に組み合わせた特殊な材料表現法を用いるものである.本論文では,本手法に関する一連の定式化について記述し,数例の数値計算結果を示す.</p>

    DOI: 10.2208/jscejj.22-15028

    CiNii Research

  7. Large-Scale Topology Optimization for Unsteady Flow Using the Building-Cube Method

    Katsumata R., Nishiguchi K., Shimada T., Hoshiba H., Kato J.

    Transactions of the Japan Society for Computational Engineering and Science   2023 巻 ( 0 ) 頁: 20230007 - 20230007   2023年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:Transactions of the Japan Society for Computational Engineering and Science  

    In recent years, topology optimization methods have been applied not only to structural problems but also to fluid flow problems. Most of the previous studies assume steady-state flow. In contrast, this paper focuses on topology optimization for unsteady flow, which is more general from an engineering point of view. However, unsteady flow topology optimization involves solving the governing and adjoint equations of a time-evolving system, which requires a huge computational cost for topology optimization with a fine mesh. Therefore, we propose a large-scale unsteady flow topology optimization based on the building-cube method (BCM), which is suitable for massively parallel computing. BCM is one of the hierarchical Cartesian mesh methods and is confirmed to have very good scalability. The governing equations are discretized by a cell-centered finite volume method based on the BCM. The objective sensitivity is obtained by the continuous adjoint method. Several numerical examples are demonstrated to discuss its applicability to large-scale computations.

    DOI: 10.11421/jsces.2023.20230007

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    CiNii Research

  8. 固体材料および界面物性を考慮したマルチマテリアルトポロジー最適化 査読有り

    渡邉 大貴, 干場 大也, 西口 浩司, 加藤 準治

    日本計算工学会論文集   2022 巻 ( 0 ) 頁: 20220017 - 20220017   2022年11月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本計算工学会  

    <p>本研究では,固体材料と界面の物理的性質を考慮したマルチマテリアルトポロジー最適化手法を提案する.材料界面を定義するために,Helmholtz型偏微分方程式に基づいた拡張2段階フィルタリングが導入される.さらに,このアプローチに基づき界面領域の幅を制御することができる.マルチマテリアルトポロジー最適化で生じる問題の非凸性に対処するため,固体材料の材料体積比が相互に独立な材料内挿関数を使用し,これにより構成材料の可換性を担保させた.2つの異なる構造モデルにおいて,平均コンプライアンスの最小化問題の最適化計算を行った.この問題を解くために,目的関数と制約条件の感度を導出した.いくつかの数値例を通して,本提案手法の有用性を示す.</p>

    DOI: 10.11421/jsces.2022.20220017

    CiNii Research

  9. 非定常熱伝導問題における二相材料トポロジー最適化およびその性能検証

    高荒 圭佑, 干場 大也, 西口 浩司, 加藤 準治

    日本計算工学会論文集   2022 巻 ( 0 ) 頁: 20220007 - 20220007   2022年8月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本計算工学会  

    <p>熱伝導問題に対するトポロジー最適化の分野では,理論的な扱いやすさから,大抵は定常熱伝導問題を仮定している.しかし,鋳造金型や電子機器の放熱部品など,温度の空間分布だけでなく,その時間的推移も重要な設計問題では,非定常状態を考慮したトポロジー最適化手法が必要となる.このような背景から,本研究では,非定常熱伝導問題を扱いながら,目標とする時間・空間における温度を評価するような特殊な目的関数を用い,これを最小化する最適化問題を設定する.この最適化問題を,勾配情報に基づいた最適化アルゴリズムを用いて解く.またその際重要となる感度の精度検証を行う.最後に,提案手法の性能と非定常熱問題の一般的な問題について,一連の数値例を通して議論する.</p>

    DOI: 10.11421/jsces.2022.20220007

    CiNii Research

  10. Two-scale topology optimization for transient heat analysis in porous material considering the size effect of microstructure

    Sukulthanasorn, N; Hoshiba, H; Nishiguchi, K; Kurumatani, M; Fleischhauer, R; Ushijima, K; Kaliske, M; Terada, K; Kato, J

    STRUCTURAL AND MULTIDISCIPLINARY OPTIMIZATION   65 巻 ( 7 )   2022年7月

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    出版者・発行元:Structural and Multidisciplinary Optimization  

    This paper presents a two-scale topology optimization framework for determining the optimal microstructure in porous material under transient heat conduction and transfer. The new optimization model, which can consider the surface area directly from microstructure topology as the size-dependent term, is introduced to enhance the heat transfer performance. In more detail, a homogenization method capable of considering the size-dependent microscopic heat transfer effect is adopted to express the microscopic material responses. A well-known material interpolation, referred to as the SIMP approach, and the design-dependent linear function are used for interpolating intermediate material properties. The minimal transient heat compliance is chosen as an objective function in this optimization problem. For the sensitivity analysis, a coupled-adjoint variable method is adopted to derive transient sensitivity formulation. The analysis shows that the proposed topology optimization model captures not only the transient heat but also the size effect of the microstructure in a transient heat analysis in porous material.

    DOI: 10.1007/s00158-022-03257-2

    Web of Science

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  11. Building-cube法を用いた大規模非定常流トポロジー最適化

    勝又 稜平, 西口 浩司, 嶋田 宗将, 干場 大也, 加藤 準治

    理論応用力学講演会 講演論文集   66 巻 ( 0 ) 頁: 25   2022年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本学術会議 「機械工学委員会・土木工学・建築学委員会合同IUTAM分科会」  

    <p>近年,トポロジー最適化手法は,構造問題だけでなく,流体問題にも採用されるようになってきている.しかし,非定常流に対するトポロジー最適化では,特に高レイノルズ数の流れに対しては詳細なメッシュ分割が必要となり,膨大な計算コストが必要となる.一方,近年の並列計算機の指数関数的性能向上により,高解像度の計算メッシュを用いた超並列計算が可能となっている.そこで我々は,超並列計算に適したbuilding-cube法(BCM)を用いた非定常非圧縮性流れトポロジー最適化手法を提案する.トポロジー最適化における非定常Navier-Stokes方程式は,BCMに基づくセル中心有限体積法により離散化する.目的汎関数の感度は随伴変数法に基づく連続的感度解析によって求める.</p>

    DOI: 10.11345/japannctam.66.0_25

    CiNii Research

  12. 非定常熱・流体問題のトポロジー最適化

    高荒 圭佑, 干場 大也, 高瀬 慎介, 西口 浩司, 加藤 準治

    理論応用力学講演会 講演論文集   66 巻 ( 0 ) 頁: 27   2022年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本学術会議 「機械工学委員会・土木工学・建築学委員会合同IUTAM分科会」  

    <p>トポロジー最適化は,数理的な手法に基づいて所望の性能を最大化する構造を導く手法であり,様々な設計問題へ応用されている.中でも熱単一場のトポロジー最適化の研究は,基礎方程式の単純さから,これまでに多くの研究がなされている.近年では,単一場のみならず対流熱伝達を考慮した熱・流体連成問題の研究が盛んである.しかし,これら先行研究の多くは,定常流れを対象としている.実際の工学設計では,非定常的な流れ場や温度分布の時間推移を考慮すべき場合がほとんどである. そこで本研究では,非定常の熱・流体トポロジー最適設計法を開発することを目的とする.手法としては,密度法による材料表現を基本として,有限要素法における非定常熱・流体問題の支配方程式を用いて既存手法を拡張する.また,増分解析をもって解かれる時間依存の感度解析の精度および最適化計算のパフォーマンスについて数値的に検証する.</p>

    DOI: 10.11345/japannctam.66.0_27

    CiNii Research

  13. オイラー型有限体積法による流体と粘性-超弾性体の連成解析

    西口 浩司, 竹内 秀輔, 嶋田 宗将, 勝又 稜平, 干場 大也, 加藤 準治

    理論応用力学講演会 講演論文集   66 巻 ( 0 ) 頁: 15   2022年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本学術会議 「機械工学委員会・土木工学・建築学委員会合同IUTAM分科会」  

    <p>本研究では,マーカー粒子を用いたオイラー型セル中心有限体積法による粘性-超弾性解析手法を提案することを目的とする.本手法の有用性を示すため,粘弾性体(熱可塑性エラストマー)からなる衝撃吸収構造と空気の連成解析に適用する.</p>

    DOI: 10.11345/japannctam.66.0_15

    CiNii Research

  14. Building-cube法を用いた非定常・非圧縮性流体の大規模トポロジー最適化

    勝又 稜平, 西口 浩司, 嶋田 宗将, 干場 大也, 加藤 準治

    最適化シンポジウム講演論文集   2022.14 巻 ( 0 ) 頁: U00058   2022年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本機械学会  

    DOI: 10.1299/jsmeoptis.2022.14.u00058

    CiNii Research

  15. 非定常熱・流体連成問題のトポロジー最適化

    高荒 圭佑, 干場 大也, 高瀬 慎介, 西口 浩司, 加藤 準治

    最適化シンポジウム講演論文集   2022.14 巻 ( 0 ) 頁: U00045   2022年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本機械学会  

    DOI: 10.1299/jsmeoptis.2022.14.u00045

    CiNii Research

  16. FFT均質化アルゴリズムに基づく弾塑性マルチスケールトポロジー最適化の基礎的検討

    松井 聖圭, 干場 大也, 小倉 大季, 西口 浩司, 加藤 準治

    最適化シンポジウム講演論文集   2022.14 巻 ( 0 ) 頁: U00052   2022年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本機械学会  

    DOI: 10.1299/jsmeoptis.2022.14.u00052

    CiNii Research

  17. 速度場の界面不連続性を考慮した陰的オイラー型構造-流体連成解析

    西口 浩司, 嶋田 宗将, 干場 大也, 加藤 準治

    計算力学講演会講演論文集   2021.34 巻 ( 0 ) 頁: 228   2021年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本機械学会  

    DOI: 10.1299/jsmecmd.2021.34.228

    CiNii Research

  18. エネルギー散逸制御を目的とした粘弾性材料のトポロジー最適化

    干場大也,高橋寛成,加藤準治

    計算工学講演会論文集   Vol. 25 巻   2020年6月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(その他学術会議資料等)  

  19. インフィル構造の応力制約付きトポロジー最適化 査読有り

    鎌田 浩基, 干場 大也, 加藤 準治, 京谷 孝史

    土木学会論文集A2(応用力学)   75 巻 ( 1 ) 頁: 68-85   2019年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    <p> 近年,特殊な機能や特性をもつ多孔質構造の研究開発が盛んに行われている.中でもインフィル構造は,高い座屈性能やロバスト性を潜在的に有することが実験により確認され,その基礎的な最適設計法の開発も進められている.しかし,既往の研究では応力制約などの実用に向けた取り組みはまだ報告されていない.そこで本研究では剛性最大化問題に対して局所的な体積制約と,p-ノルムの考え方に基づいた応力制約を最適化問題に加えることで,応力集中を回避するインフィル構造のトポロジー最適化問題を取り扱う.それに加えて,インフィル構造の最適化問題を解くにあたって生じる特有の問題を解決するための手法として,可変的な影響半径という新しい手法を提案する.また本研究で提案する手法に関し,いくつかの数値計算例を用いてその妥当性の検証を行う.</p>

    DOI: 10.2208/jscejam.75.68

  20. 複合材料の弾塑性挙動を考慮したマルチスケールトポロジー最適化

    干場 大也, 小川 竣, 加藤 準治, 京谷 孝史

    日本計算工学会論文集   2018 巻 ( 0 ) 頁: 20180015-20180015   2018年

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    <p>本研究は, 分離型マルチスケール解析に基づいて材料の弾塑性力学挙動を考慮したミクロ構造のトポロジー最適化法を提案するものである. ここでは, ミクロ構造の材料体積量を制約した上で, マクロ構造のエネルギー吸収性能の最大化を目指すものである. ミクロの材料構成則は等方性のvon Mises弾塑性材料モデルで, マクロの構成則はHillの異方性弾塑性材料モデルを使用した. この研究では, 著者らが提案した感度解析法を拡張してマルチスケールトポロジー最適化に適用するもので, 条件付きではあるものの随伴ベクトルを計算せずに低計算コストで高精度の感度を得る方法を提案している. 最後にいつくかの数値計算例を示してその精度検証を実施し, 高精度の感度が得られることを確認した.</p>

    DOI: 10.11421/jsces.2018.20180015

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MISC 4

  1. 荷重条件の不確かさと幾何学的非線形性を考慮したトポロジー最適化

    西野 崇行, 干場 大也, 加藤 準治, 京谷 孝史  

    計算力学講演会講演論文集2018 巻 ( 0 )   2018年

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    記述言語:日本語  

    <p>The present paper proposes a topology optimization method considering finite deformation for loading uncertainty. The loading angle is assumed to be uncertain as a condition. The objective is to minimize mean and standard deviation of structural compliance. In case of finite deformation theory, an analytical estimation of the mean and the standard deviation is not allowed. In order to solve this problem, we approximate the objective function by a Taylor series expansion and derive the mathematical formulation. In this approach, the second derivative of the objective function is necessary to keep the accuracy in sensitivity. This phenomenon is investigated in terms of numerical validations. Finally, some numerical examples demonstrate the usefulness of the proposed method.</p>

    DOI: 10.1299/jsmecmd.2018.31.277

  2. 振動抑制を目的としたトポロジー最適化

    遠藤 拓真, 干場 大也, 加藤 準治, 京谷 孝史  

    計算力学講演会講演論文集2018 巻 ( 0 )   2018年

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    記述言語:日本語  

    <p>This study deals with the ideal topological design of vibrating structures. For static structures, well-known compliance minimization is defined as the inner product of the external force and static displacement. However, for dynamic structures with time-varying forces and displacements, defining a measure for dynamic stiffness are required. Therefore, various objective functions have been proposed to suppress the response of vibrating structures. In this study, these various objective functions are compared from the viewpoint of vibration suppression. The examples of numerical calculation when adopting mean strain energy and mean squared dynamic compliance as objective functions are presented.</p>

    DOI: 10.1299/jsmecmd.2018.31.291

  3. 弾塑性挙動を考慮したインフィル構造最適化に関する検証

    鎌田 浩基, 干場 大也, 加藤 準治, 京谷 孝史  

    最適化シンポジウム講演論文集2018 巻 ( 0 )   2018年

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    記述言語:日本語  

    DOI: 10.1299/jsmeoptis.2018.13.113

  4. 多孔質充填構造のトポロジー最適化に関する研究

    鎌田 浩基, 干場 大也, 加藤 準治, 京谷 孝史  

    計算力学講演会講演論文集2018 巻 ( 0 )   2018年

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    記述言語:日本語  

    <p>Infill structure - which consists of porous and solid phases over the structures, is getting a lot of attention due to its multi-functional performance, such as light weight, high-thermal convention and the potential redundancy. Nowadays, the manufacturing for this kind of geometrically complicated structure becomes possible by the recent development of Additive Manufacturing technology and furthermore topology optimization is often applied for the design to improve those structural performances. In infill topology optimization, too slender members often remain as a result of the severe density local constraints: this leads to undesirable local failure in the members even under small deformation. In this research, we propose a filtering method to avoid those thin members and local failure by introducing a variable length radius.</p>

    DOI: 10.1299/jsmecmd.2018.31.312

講演・口頭発表等 13

  1. Applications of Semi-Explicit Sensitivity Analysis for Path-Dependent Topology Optimization 招待有り 国際会議

    Hiroya Hoshiba

    6th German-Japanese Workshop on Computational Mechanics  2023年12月4日  German Association for Computational Mechanics

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    開催年月日: 2023年12月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:Aachen   国名:ドイツ連邦共和国  

  2. Topology Optimization of Elasto-plastic Microstructure Using FFT-based Homogenization 国際会議

    Masayoshi Matsui, Hiroya Hoshiba, Koji Nishiguchi, Hiroki Ogura, Junji Kato

    XVII International Conference on Computational Plasticity  2023年9月6日  International Centre for Numerical Methods in Engineering

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    開催年月日: 2023年9月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Barcelona   国名:スペイン  

  3. Stabilization of Topology Optimization of Elastoplastic Structures by Applying Subloading Surface Model 国際会議

    Hiroya Hoshiba, Junji Kato

    17th U. S. National Congress on Computational Mechanics  2023年7月25日  U.S. Association for Computational Mechanics

     詳細を見る

    開催年月日: 2023年7月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Albuquerque, New Mexico   国名:アメリカ合衆国  

  4. 下負荷面モデルを応用した弾塑性トポロジー最適化の安定化に関する検討

    干場大也,加藤準治

    第28回計算工学講演会  2023年5月31日  日本計算工学会

     詳細を見る

    開催年月日: 2023年5月 - 2023年6月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:つくば   国名:日本国  

  5. Frequency response control of composite rubber structure using energy-based topology optimization 国際会議

    Hiroya Hoshiba, Junji Kato

    16th U.S. National Congress on Computational Mechanics  2021年7月27日 

     詳細を見る

    開催年月日: 2021年7月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    国名:アメリカ合衆国  

  6. Fundamental study of topology optimization for brittle-ductile composites 国際会議

    Hiroya Hoshiba, Junji Kato

    ISSMO-14th World Congress of Structural and Multidisciplinary Optimization  2021年6月15日  The International Society for Structural and Multidisciplinary Optimization

     詳細を見る

    開催年月日: 2021年6月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    国名:アメリカ合衆国  

  7. トポロジー最適化による複合ゴム構造の動的粘弾性制御

    干場大也,西口浩司,加藤準治

    第26回計算力学講演会  2021年5月27日  日本計算工学会

     詳細を見る

    開催年月日: 2021年5月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:北九州   国名:日本国  

  8. Topology Optimization for Controlling Dynamic Energy Loss of Rubber Structures 国際会議

    Hiroya Hoshiba, Daichi Azumi and Junji Kato

    The 7th Asian Conference on Mechanics of Functional Materials and Structures  2021年3月15日  Tohoku University

     詳細を見る

    開催年月日: 2021年3月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Sendai   国名:日本国  

  9. Conditional Explicit Formulation of Sensitivity Analysis for Nonlinear Topology Optimization 国際会議

    Hiroya Hoshiba and Junji Kato

    14th WCCM & ECCOMAS Congress 2020  2021年1月12日  IACM, ECCOMAS

     詳細を見る

    開催年月日: 2021年1月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:All-virtual   国名:日本国  

  10. Topology optimization considering nonlinear behavior of brittle damage material model 国際会議

    Hiroya Hoshiba and Junji Kato

    COMPSAFE2020  2020年12月10日  JSCES, JACM

     詳細を見る

    開催年月日: 2020年12月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Kobe   国名:日本国  

  11. Topology optimization method corresponding to elastoplastic FE analysis and its application examples 招待有り 国際会議

    H. Hoshiba

    KSME-JSME Joint Symposium on Computational Mechanics & CAE 2019 

     詳細を見る

    開催年月日: 2019年9月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Kawagoe, Japan   国名:日本国  

  12. Multi-material optimization for future products by additive manufacturing to minimize dynamic structural response 国際会議

    T. Endo, H. Hoshiba, J. Kato

    Sim-AM2019 

     詳細を見る

    開催年月日: 2019年9月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Pavia, Italy   国名:イタリア共和国  

  13. Multi-material Topology Optimization for Reduction of Dynamic Structural Response 国際会議

    T. Endo, J. Kato, H. Hoshiba

    USNCCM15 

     詳細を見る

    開催年月日: 2019年7月 - 2019年8月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Ausin, USA   国名:アメリカ合衆国  

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科研費 3

  1. 3D-print 傾斜機能材料による超防振マルチマテリアルゴムのトポロジー最適化

    研究課題/研究課題番号:22H00226  2022年4月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    加藤 準治, 西口 浩司, 干場 大也, 渡邉 大貴

      詳細を見る

    担当区分:研究分担者 

    本研究の目的は,近年の積層造形技術が可能にした「傾斜構造」を取り入れ,異種ゴム材料のマルチマテリアル化により,これまで不可能とされてきた防振性能と制振性能の両立を可能にする先進的なトポロジー最適設計法を構築することである.特に本研究では,すべての周波数領域において防振域に留まる理想的なゴム特性の実現に挑む.具体的には,一般化マックスウェルモデルと均質化法をベースにゴム特有の非線形力学的挙動を再現し,次に傾斜構造を有するゴムが防振性能に及ぼす微視的なメカニズムを解明し,さらに提案する材料と構造のトポロジーを同時に最適化する手法によってすべての周波数領域における振動を抑制する.

    researchmap

  2. 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

    研究課題/研究課題番号:21K14229  2021年4月 - 2024年3月

    若手研究

    干場 大也

      詳細を見る

    担当区分:研究代表者 

    配分額:4420000円 ( 直接経費:3400000円 、 間接経費:1020000円 )

  3. 連続繊維複合材用3Dプリンターで作る革新的多孔質構造のロバスト・トポロジー最適化

    研究課題/研究課題番号:19H00781  2019年4月 - 2022年3月

    科研費 

    加藤 準治

      詳細を見る

    担当区分:研究分担者  資金種別:競争的資金

    配分額:1000000円

    近年,様々な分野において積層造形(3Dプリンター)を活かしたものづくりが本格的に導入されている.そして,その先端テクノロジーが生み出したインフィル構造と呼ばれる多孔質性構造体を導入すると従来構造の約5 倍もの耐荷力を発現するという実験結果が示された.しかし,製作上のばらつきなどの不確かな条件下ではその性能を安定的に引き出すことができなくなることがわかってきた.本研究はその優れた性能を安定的かつ最大限に引き出すために実験によるメカニズムの解明とそれを基にロバストな構造見出す新たなトポロジー最適設計法を構築する.最後にFRP製のインフィル構造に導入して極限性能の発現を目指す.

 

担当経験のある科目 (本学) 3

  1. 環境土木工学実習

    2019

  2. 構造材料実験II

    2019

  3. 構造材料実験I

    2019