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C. 積層造形を念頭においた多孔質構造のトポロジー最適化

多孔質構造は、その形態によってさまざまな機能を発現できる興味深い構造です。近年、目的に応じた最適な多孔質構造体の形状を事前に見つけ出し、それを直接積層造形法で作製する設計・作製プロセスが注目されている。しかし、従来のトポロジー最適化手法を用いた場合、理論上より厚い部材が出現する傾向にあり(図a)、構造全体に多孔質構造が分布する特殊な形状は得られません。このため、全体の体積拘束に加えて局所的な体積拘束を課すことで、多孔質構造を得やすくする新しい方法が提案されています(図b)。しかし、結果として得られる多孔質構造は、部材の応力集中および座屈を起こしやすい。本研究では、この問題を低減するために、簡単な方法で座屈荷重を改善できる多孔質構造のp-normを用いた応力拘束法と設計法を開発しています。

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