構造形態を含む複合領域最適設計法の研究

包括结构形式在内的多学科优化设计方法研究

基本信息

  • 批准号:
    19J10355
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.09万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2019-04-25 至 2021-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

トポロジー最適化は構造物の所望の性能を最大化する形状・形態を求める方法論である。本研究では、トポロジー最適化における条件設定を規定する量(本研究ではこれを外部変数と呼ぶ)と、形態の両方を考慮した最適化を行う手法を開発し、より自由度の高い設計解探索を実現することを目的とする。本年度は、前年度の研究成果を足がかりに、より複雑な設計問題への手法の拡張を行った。設計問題としてノイズフィルタのレイアウト設計を取り上げ、素子の配置と導体パターンの最適化による設計支援の方法論を構築した。具体的には、(1)外部変数の数が多い設計問題へ適用可能な方法論の開発・改良、(2)方法論のノイズフィルタ設計例題への適用を実施した。(1)においては、まず、素子配置のみを対象としたパラメータスタディを行い、設計問題の解空間の性質や傾向を把握した。これにより、ノイズフィルタ設計問題へ提案する最適化手法を適用するうえでは、外部変数の数の多さから、手法における関数近似の手続きでの計算量が増大するという課題が明らかになった。そこで、先の検討で得られた解空間の性質に関する知見をもとに、最低限の計算量で妥当な近似を行うための方法論を選定した。(2)においては、ノイズフィルタの性能(Sパラメータ)悪化には、誘導ノイズ・伝導ノイズという2つの要因があるため、各ノイズが支配的となるフィルタ構成について最適化を行った。その結果、前者では、素子配置を考慮しない従来手法の性能改善量が1.188[dB]だったのに対し、提案手法による素子配置と導体パターンを考慮した最適化によって19.52[dB]改善された。また、後者でも同様に、従来手法では8.504[dB]だったのに対し、提案手法により17.74[dB]性能が改善された。さらに、前者の最適化結果から、新規なノイズフィルタの設計コンセプトを獲得できた。
拓扑优化是一种寻找形状和形式以最大化结构所需性能的方法。在本研究中,我们开发了一种优化方法,该方法同时考虑了定义拓扑优化中的条件设置的数量(在本研究中,我们称之为外部变量)和形式,从而在搜索设计时具有更高的自由度解决方案的目的是实现以下目标。今年,我们根据前一年的研究成果,将该方法扩展到更复杂的设计问题。我们将噪声滤波器的布局设计作为一个设计问题,并通过优化元件和导体图案的布置开发了设计支持方法。具体来说,我们(1)开发并改进了一种适用于具有大量外部变量的设计问题的方法,以及(2)将该方法应用于噪声滤波器设计示例。对于(1),我们首先进行了仅针对单元放置的参数研究,以了解设计问题的解空间的属性和趋势。这表明,当将所提出的优化方法应用于噪声滤波器设计问题时,问题在于大量的外部变量增加了该方法中函数逼近过程的计算量。因此,基于前期研究中获得的解空间性质的知识,我们选择了一种方法,以最少的计算量进行合理的近似。在(2)中,由于导致噪声滤波器性能(S参数)恶化的因素有两个:感应噪声和传导噪声,因此我们优化了每种噪声占主导地位的滤波器配置。结果,在前一种情况下,不考虑元件布局的传统方法的性能改进量为1.188[dB],但是使用所提出的方法考虑元件布局和导体图案的优化提高了性能性能提高 19.52 [dB]。同样,在后一种情况下,与传统方法的 8.504[dB] 相比,所提出的方法将性能提高了 17.74[dB]。此外,我们能够从以前的优化结果中获得新的噪声滤波器设计理念。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Layout Design of Components and Conductors in Noise Filter by Integrative Optimization of Structural Topology and External Variables
结构拓扑与外部变量综合优化的噪声滤波器元件和导体布局设计
  • DOI:
    10.11421/jsces.2021.20210007
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    丸山 峻; 山﨑 慎太郎; 野村 勝也; 矢地 謙太郎; 藤田 喜久雄
  • 通讯作者:
    藤田 喜久雄
Topology optimization incorporating external variables with metamodeling
将外部变量与元建模相结合的拓扑优化
  • DOI:
    10.1007/s00158-020-02616-1
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Maruyama Shun;Yamasaki Shintaro;Yaji Kentaro;Fujita Kikuo
  • 通讯作者:
    Fujita Kikuo
Topology optimization incorporating external variables with metamodeling
将外部变量与元建模相结合的拓扑优化
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

丸山 峻其他文献

Layout Design of Components and Conductors in Noise Filter by Integrative Optimization of Structural Topology and External Variables
结构拓扑与外部变量综合优化的噪声滤波器元件和导体布局设计
  • DOI:
    10.11421/jsces.2021.20210007
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    丸山 峻; 山﨑 慎太郎; 野村 勝也; 矢地 謙太郎; 藤田 喜久雄
  • 通讯作者:
    藤田 喜久雄
Design Method for Synchronous Motor Concurrently Optimizing Permanent Magnet Layout and Yoke Structure
同步优化永磁体布局和磁轭结构的同步电机设计方法
  • DOI:
    10.14953/jjsde.2017.2736
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    丸山 峻;山﨑 慎太郎;矢地 謙太郎;藤田 喜久雄
  • 通讯作者:
    藤田 喜久雄

丸山 峻的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

相似国自然基金

基于贝叶斯网络可靠度演进模型的城市雨水管网整体优化设计理论研究
  • 批准号:
    51008191
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
最优证券设计及完善中国资本市场的路径选择
  • 批准号:
    70873012
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    27.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

マルチマテリアル3D-printerでつくる未来の社会インフラ設計法の開発
使用多材料3D打印机开发未来社会基础设施设计方法
  • 批准号:
    20J20977
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 1.09万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Data-driven topology optimization for designing of flow fields in redox flow batteries
用于氧化还原液流电池流场设计的数据驱动拓扑优化
  • 批准号:
    20H02054
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 1.09万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Systematization of data-driven optimum design incorporating a deep generative model
结合深度生成模型的数据驱动优化设计的系统化
  • 批准号:
    20KK0329
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 1.09万
  • 项目类别:
    Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))
Development of High-speed and High-accuracy Design Optimization Method with Precise Behavior of Space-time Electromagnetic Field in Electrical Machines
电机时空电磁场精确行为的高速高精度设计优化方法的开发
  • 批准号:
    19K04357
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 1.09万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Consistent method for optimal design and manufacturing based on the unified geometrical feature evaluation by the partial differential equation
基于偏微分方程统一几何特征评价的一致性优化设计与制造方法
  • 批准号:
    19H02049
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 1.09万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了