計算力学研究室
研究室概要（藤井研）
当研究室ではトポロジー最適化に関するさまざまな研究を実施しています．
研究内容に関してはこちらのページをご覧ください．
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トポロジー最適化による構造設計
トポロジー最適化による数理設計法やそれに必要な有限要素解析を中心とした数値シミュレーションに関する研究をしています．トポロジー最適化は 構造最適化の計算過程で，構造内に新しい孔の創出が可能な最も設計自由度の高い構造最適化であり，他の構造最適化法と比較して，もっとも性能の良い構造を創出することができる可能性があります．また積層造形（3Dプリンタなど）とも親和性が高く，デジタル技術に基づいた次世代のものづくりとして期待されています．
左の図は左端固定，右端に下向き荷重をかけた状態で，最も剛性の高い構造を求めるコンプライアンス最小化問題をトポロジー最適化により解いた結果です．
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トポロジー最適化による光学クローキング
物体により散乱した光を視ることで人は物体の存在を目で認識します．物体による光散乱を限りなくゼロに近づけるとどうなるでしょうか？物体による光散乱をゼロにできれば，物体があるにも関わらずその物体が無いときの光を再現することが可能で，それは物体が透明になったことを意味します．物体による光散乱を最小化するトポロジー最適化により，障害物を不可視化する透明マント機能を実現する構造の設計が可能になります．右上の図は透明マント効果を実現するクローキングのインバースデザインの結果を示しており，中心の金属柱による波動散乱を抑制し限りなくゼロに近づけること（＝散乱キャンセレーション）が可能になります．
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光源・音源・熱源などの位置を実際とは異なるように認識させるロケーションカムフラージュ
実際は右側に存在する物体が左側にあるように見える，といったように実際の位置と外部から観察される位置が異なるように誤認させる技術・機能をロケーションカムフラージュといいます．本研究では光源などが実際とは異なる位置にあるかのような物理場を生成し，外部の観測者に仮想的な光源（Virtual Source）が存在するかのごとく認識させるロケーションカムフラージュを実現する構造をトポロジー最適化により設計します．
