Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

流体構造連成解析 / 流体構造連成 / 医用画像 / 確率有限要素法 / 血管 / 狭窄 / 造影剤 / 有限要素法 / 不確定性 / 機械学習

流体構造連成解析を狭窄柔軟管の拍動流について実現した。狭窄管実験の文献値との比較および、分岐狭窄柔軟ファントム拍動流実験とそれを模擬した解析との比較より，一致を確認し解析の妥当性を確認した．狭窄率80%と95%とで血液の粘性を用いて解析を行い，漸増する造影剤に見立てたパーティクルトレース解析を行った．80%狭窄では軸対称な流れにより再現性のある密度分布となる一方で95%狭窄では噴流の方向が変化することで密度分布が拍毎にばらつきが生じることを示した．また、流体構造連成解析について、流体の粘性を確率変数とする確率有限要素法を実装し、その妥当性の確認を行った。

構造のシミュレーションは複雑な形状がシミュレーションできればよいという確定的シミュレーションの時代を経て，材料・加工・保守などの不確定要素に由来する確率的応答を考慮に入れた信頼性工学が発展し，実際の設計に不可欠なツールとして発展してきている．生体のシミュレーションに関しても，確定的なシミュレーションを行う技術は確立してきており、生体シミュレーションにも「品質」が求められるようになってきている．本研究による生体シミュレーションの不確かさを定量化する手法の確立は，診断支援など医学的応用を考える上で必要不可欠であり生体シミュレーションが実際に社会に役立つために不可欠な基礎技術である．

不確定性 / 宇宙工学 / 宇宙構造物 / 設計工学 / 設計支援 / 構造数値解析 / 膜構造 / 有限要素法 / 構造解析

宇宙システムの概念設計の段階で，不確定性や制御系との連成を考慮して，設計者のために設計空間を可視化し，迅速な設計トレードオフ評価を補助するツールがあれば，性能･信頼性の高い宇宙膜・ケーブル構造（ゴサマー構造）システムの実現に貢献する．本研究では幾何学的非線形有限要素法を主に用い，そのような設計支援ツールの開発を目指した．具体的には以下の3つの例について，設計空間の可視化を可能にした．すなわち，(1) ソーラーセイルの一気展開制御，(2) 張力安定型リフレクタの形状推定，(3) ソーラーセイルの非同期展開，である．

不確定性 / 境界要素法 / 有限要素法 / スペクトル

本研究では,構造物の地震応答解析等の動的解析において,種々のパラメタの不確実性による影響を効率よく評価する数値解析手法を開発することを目的として,以下の成果を得た.
(1)スペクトル確率有限要素法の連続体の非線形動的問題への適用を図った.具体的には,線形系,超弾性系,および,バイリニア降伏特性等を有する系を対象として,理論的な検討に基づき,適用範囲などの整理及び定式化を行った.
(2)非線形問題のためのプログラムも作成し,数値シミュレーションによる解析の安定性や適用範囲の検討,モンテカルロシミュレーションとの比較による精度の検討等を行った.以上の検討により,提案する手法がモンテカルロシミュレーションなどに比較して非常に高速であること等が示された.ただし,非線形性の影響が強い問題については精度が低下する場合もみられ,適用性に限界があることも示された.
(3)スペクトル確率境界要素法について基礎的な理論の検討を行い,2次元弾性波動場を対象とした数値シミュレーション,精度の検証を行った.モンテカルロシミュレーションとの比較により,提案手法が十分の精度を有していること,計算時間の大幅な短縮が実現できること,などが示された.
(4)非ガウス性の不確定問題に対する適用法について検討し,対数正規分布の問題に対する適用法を提案し,その性能を検証し,モンテカルロシミュレーションとの比較により,高い解析,計算時間の短縮が実現できることを示した.
(5)さらに,非線形問題への適用性をあげるための方法論として,モンテカルロシミュレーションと,提案手法のハイブリッド化についても基礎的な検討を行い,その有用性を指摘できた.(703文字)