2024/11/01 更新

写真a

スイ　イ
崔羿
CUI Yi
所属
大学院工学研究科 （G30自動車工学プログラム（機械系）担当） 准教授
大学院担当
大学院工学研究科
学部担当
工学部 機械・航空宇宙工学科
職名
准教授

学位 1

  1. Ph. D (University of Alberta, Canada) （ 2017年11月 ） 

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受賞 4

  1. 日本機械学会賞（論文）

    2024年4月   日本機械学会  

    CUI Yi, 高橋 徹, 松本 敏郎

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    受賞区分：国内学会・会議・シンポジウム等の賞 

  2. Certificate of Excellence in Reviewing

    2021年   Nuclear Engineering and Technology  

    Cui, Yi

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    受賞区分：学会誌・学術雑誌による顕彰 

  3. Best Oral Presentation Award

    2018年   The 5th International Conference on Nanomechanics and Nanocomposites, 2018, Fukuoka, Japan  

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    受賞区分：国際学会・会議・シンポジウム等の賞 

  4. Best Sessional Presentation Award

    2017年   The 26th Canadian Congress on Applied Mechanics, 2017 Victoria, Canada  

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    受賞区分：国際学会・会議・シンポジウム等の賞 

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論文 52

  1. Artificial neural network to predict the structural compliance of irregular geometries considering volume constraints 査読有り 国際共著

    Cui, Y.*, Takeuchi, I., Yang, W., Gu, S., Yoon, S., Matsumoto, T.

    Mechanical Engineering Journal   11 巻 ( 4 ) 頁： 24-00002   2024年

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    担当区分：筆頭著者,　責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  2. Growth of metal nanowire forests controlled through stress fields induced by grain gradients. 査読有り 国際共著

    Y Kimura, Y Cui, T Suzuki, Y Tanaka, T Tanaka, Y Toku, Y Ju

    Science   385 巻 ( 6709 ) 頁： 641 - 646   2024年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  3. Topology optimization of anisotropic structure for arbitrary objective functionals with exact free boundary representation 査読有り

    Cui, Y.*, Yang, W., Takahashi, T., Matsumoto, T.

    Computers & Structures   300 巻   頁： 107405   2024年

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    担当区分：筆頭著者,　責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  4. A generalized exact volume constraint method for the topology optimization based on the nonlinear reaction-diffusion equation. 査読有り

    Yi CUI, Sungmin YOON, Shaojie GUI, Toru TAKAHASHI, Toshiro MATSUMOTO

    Transactions of the Japan Society for Computational Methods in Engineering     2023年11月

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    担当区分：筆頭著者,　責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  5. An exact volume constraint method for topology optimization via reaction–diffusion equation 査読有り

    Cui Y., Takahashi T., Matsumoto T.

    Computers and Structures   280 巻   2023年5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：Computers and Structures  

    A novel approach is proposed to determine the exact Lagrangian multiplier Λ for the volume constraint of topology optimization via the reaction–diffusion equation (RDE). Such Λ enables an exact volume constraint. The mathematical approach involves splitting the density function (or level-set function) and their RDEs into two parts. Both become independent of Λ, and the exact value of Λ can then be determined by superposition to satisfy the constraint at the current step. Because only a few iterations are required on average, our proposed volume constraint method is computationally inexpensive. In the existing volume constraint method (the augmented Lagrangian method for constrained problems), its Λ is determined from the previous optimization step, and hence the volume constraint at the current step is inexact. Such inexactness leads to a large fluctuation in the as-constrained volume fraction, which can jeopardize the appearance of minor geometrical features and hence alter the topology of the optimized structure. The exactness of our proposed volume constraint method can ensure convergence for the minimum compliance problem by only reconstructing and remeshing the material domain, whereas the existing volume constraint method fails to do so. The proposed exact volume constraint during the entire optimization process differs from merely adjusting the volume by choosing a level set other than zero. The latter is merely an engineering trick that neither affects the convergence nor corresponds to the obtained objective functional.

    DOI： 10.1016/j.compstruc.2023.106986

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講演・口頭発表等 43

  1. An exact treatment of volume constraint on achieving the exact boundary representation of topology optimization. 招待有り 国際会議

    Toshiro Matsumoto, Yi Cui.

    The 7th Asia-Pacific International Conference on Computational Methods in Engineering (ICOME2023)  2023年11月4日 

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    開催年月日： 2023年11月

    記述言語：英語  

    開催地：Xiamen, China.  

  2. Reaction-diffusion equation-based topology optimization of lightweight elastoplastic structures by exact volume constraint. 国際会議

    Yi Cui, Toru Takahashi, Toshiro Matsumoto.

    XVII International Conference on Computational Plasticity, COMPLAS 2023.  2023年9月5日 

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    開催年月日： 2023年9月

    開催地：Barcelona, Spain  

  3. 3次元弾塑性問題のトポロジー最適化

    堤 翔傑, CUI YI，松本 敏郎，高橋 徹

    日本機械学会東海支部 東海支部第73期総会・講演会　  2024年3月6日 

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    開催年月日： 2024年3月

    記述言語：日本語  

    開催地：名古屋  

  4. Tensor Processing Unit を用いた反復型境界要素法の高速化

    水元 和崇，松本 敏郎，高橋 徹，Cui Yi

    日本機械学会東海支部　東海支部第73期総会・講演会  2024年3月6日 

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    開催年月日： 2024年3月

    記述言語：日本語  

    開催地：名古屋  

  5. 変分オートエンコーダを用いた3次元形状最適化

    中田 海登，高橋 徹，Cui Yi，松本 敏郎

    日本機械学会東海支部 東海支部第73期総会・講演会  2024年3月6日 

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    開催年月日： 2024年3月

    記述言語：日本語  

    開催地：名古屋  

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共同研究・競争的資金等の研究課題 2

  1. 原子シミュレーションと機械学習を結合したナノ構造の最適化の試み

    2022年4月 - 2023年3月

    牧誠記念研究助成 

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    担当区分：研究代表者 

    配分額：1000000円 （ 直接経費：1000000円 ）

  2. マルチスケールシミュレーションに基づく応力誘導下高エントロピーナノワイヤーの成長メカニズムの解明

    2022年 - 2023年

    日東学術振興財団研究助成 

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    担当区分：研究代表者 

    配分額：1000000円 （ 直接経費：1000000円 ）

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科研費 1

  1. 革新的な応力場制御による高密度機能性ナノ構造体の成長メカニズムの解明

    研究課題/研究課題番号：19F19375  2019年11月 - 2022年3月

    科学研究費助成事業  特別研究員奨励費

    巨 陽, CUI YI

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    本研究は、TEM観察により原子の拡散を実験的に解析するとともに、数値シミュレーションにより表面粗さ、残留応力、結晶構造、転位、原子密度がAlナノワイヤの高密度成長、そして高密度Fe2O3ナノ構造体の成長に及ぼす影響を解析する。また、ナノワイヤとナノ構造体の成長機構に基づき、金属ナノワイヤと半導体ナノ構造体の形状・寸法・密度・面積の高度制御を実現する。さらに、これらのナノ構造体を用いた高強度、高導電性のフレキシブル透明導電膜および超高効率な太陽光水素製造デバイスを実現する。
    本研究は、革新的な応力集中および酸化プロセス制御手法を利用した高秩序・高品質・高密度なナノ空間構造体の作製手法を確立するため、応力場における原子の拡散及び表面酸化現象を解明することにより、ナノ空間構造体の生成メカニズムを系統的に解明することを目的としている。さらに、ナノワイヤとナノ構造体の成長機構を解明することにより、金属ナノワイヤと半導体ナノ構造体の形状・寸法・密度・面積の高度制御を実現し、高透過率かつ高導電性を有するフレキシブル透明導電膜及び、低コストかつ高変換効率を有する太陽光水素製造デバイスの創製を実現する。
    本年度は以下の研究成果を得た。
    半導体のナノ構造体成長における応力の役割の解明：　半導体のナノ構造体を作製する応力酸化誘導法では、高温状態においてFe基板表面に酸化膜が形成され、表面酸化膜の体積膨張効果によりFe基板内で厚さ方向に応力勾配が形成される。この応力勾配は金属原子拡散の駆動力であり、高密度半導体のナノ構造体の生成の要因と考えられていたが、酸化物の形成により発生するFe原子の欠損が金属原子拡散に及ぼす影響が考慮されていない。本研究では、TEM観察により原子の拡散を実験的に解析するとともに、数値シミュレーションにより表面粗さ、残留応力、結晶構造、転位、原子密度が高密度Fe2O3ナノ構造体の成長に及ぼす影響を明らかにした。さらに、実験と計算の融合により高密度半導体ナノ構造体の成長機構を明らかにした。
    予定されていた本年度の研究計画が順調に実施されており、 来年度の研究計画であるFe2O3ナノ構造体による高変換率太陽光水分解水素製造に既に成功している。
    高密度金属ナノワイヤおよび半導体ナノ構造体の実現
    ナノワイヤとナノ構造体の成長機構に基づき、金属ナノワイヤと半導体ナノ構造体の形状・寸法・密度・面積の高度制御を実現する。また、フレキシブル基板上に粘着性薄膜をコーティングし、Al/Si基板上に作製した高密度単結晶Alナノワイヤアレイをフレキシブル基板上に転写する。さらに保護薄膜を蒸着することにより、高強度、高導電性のフレキシブル透明導電膜を実現する。一方、３次元Fe2O3ナノ空間構造体配列の形状、位置、空間空隙を高秩序で制御し、超高変換効率を実現した太陽光水素分解素子を開発する。また、表面修飾することにより長い耐久性を有する超高効率な太陽光水素製造デバイスを実現する。

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担当経験のある科目 (本学) 5

  1. Freefem++ ワークショップ

    2023

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    研究室内のB4,M1の学生に対する講義です。
    第1回：10月16日　16:20 工学２号館228 内容: 固体力学と2D Freefem
    第2回：10月23日　16:20 工学２号館228 内容:３D Freefemとトポロジー導関数
    第3回：10月30日　16:20 工学２号館228 内容: トポロジー導関数の導出と応用
    第4回：11月6日　 16:20 工学２号館228 内容:トポロジー最適化とその実行
    第5回：11月13日　16:20 工学２号館228 内容:体積制約法方法とその実行
    第6回：11月20日　16:20 工学２号館228 内容:メッシュ更新とその実行
    第7回：11月27日　16:20 工学２号館228 内容:異方性と他

  2. 機械・航空宇宙工学実験１（固体の加熱および冷却と温度分布測定）

    2024

  3. 「機械・航空宇宙工学実験１（固体の加熱および冷却と温度分布測定）」

    2024

  4. 「機械・航空宇宙工学実験２（機械学習を用いた構造最適化の第I部」

    2023

  5. 数学1及び演習（演習担当）

    2021

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    2021（秋)数学1及び演習を担当しました。

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社会貢献活動 1

  1. On the dislocation-induced mass transfer mechanism in nanostructured metallic materials

    役割：講師

    University of Strasbourg  Frontiers : a multiple landscape  2023年10月

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