生物学的淘汰要素を用いた形状生成 : 材料非線形性を利用した形状生成シミュレーション(1)

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概要

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一般的な最適設計手法により創出される形状が, 経験則や既存データに基づいた初期形状に対する局所的な形状変更の域に留まっていることの問題点に着目し, 初期形状にとらわれない形状設計手法の可能性についての基礎的検討を行った。有限要素解析に従って, 任意の柔らかさを有する正方形状の二次元テーブルを設定し, その境界の影響が比較的少ないテーブル中央部に, 拘束条件と荷重条件のみを設定した。そして, 塑性理論に基礎を置く生長硬化理論に従って形状生成を行った。本形状生成過程においては, 骨折部近傍に見られる骨の生長と縮退を数値的に模倣するために, 材料非線形解析による繰り返し計算のサイクル数を寿命とする淘汰要素を提案するとともに, 塑性ヒンジ効果を考慮した応力-ひずみ関係式を提案した。最後に, 本形状生成手法が, 初期形状を必要とせず, 力学的な妥当性を維持しつつも多様な形状を創出することの可能性を有している手法であることを示唆した。
1998-01-31

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