トポロジー最適化に基づく材料構造設計法

摘要

トポロジー最適化は，構造物の最適な形状を数学的·力学的根拠に基づいて，計算機による繰り返し計算により創成設計する方法である．この方法の基2種勺な考え方は，構造物が配置されうる固定された設計額域（以下，固定設計静粛を導入し，その領域内において，最適な本科分布を求めることにある．その結果最適化の過程において，構造物の内部に孔が生成されるような構造変更も許容され，最も設計自由度が高い方法である．この考え方を，材料を構成するミクロ構造の形状設計問題に展開すれは所望の材料特性を持つ材料の創成設計が可能となる．例えば，負のポアソン比を持つ構造材料，負の熱膨張係数を持つ熱構造怖軋負の透磁率を持つ電磁材料のミクロ構造の設計例が報告されており，近年注目を集めている．