和多田 遼

Deployable structures composed of hinge joints (revolute joints) with inclined axis have a potential to realize a rich variety of deformation with a small number of members, which enables it to be lightweight with low risk of failure. In this article, a systematic method is proposed to obtain new hinge-jointed structures that have N-dihedral symmetry and can be folded into a straightly bundled shape. The proposed structure, which we call N-gonal multilayer symmetric revolute linkage (N-MLSRL), is composed of some layers. Each layer is an assemblage of 2N bars and 2N inclined hinges, which can be deformed from a regular 2N-gonal frame into an entirely straight rod shape, which is a generalization of a 4-bar Bennett linkage. For the case N is less than or equal to 3, the N-MLSRL has a single degree-of-freedom. For an application to design of deployable structures, a method is introduced to generate the structure expanded to a predefined target surface of revolution. For designing the realistic detail considering the finite sizes of the joints, a technique called hinge offsets is used. The proposed method is applied to a horn-shaped structure, a ball-shaped structure, and a dome-shaped structure as its numerical examples. The validity of the proposed method is confirmed by a physical model of a dome-shaped structure including hinge offsets.

鉛直荷重と水平荷重による複曲率形式の複合加力を受ける無耐火被覆CFT柱の火災時挙動を，非線形有限要素解析により再現している．内部充填コンクリートをソリッド要素，外周鋼管をシェル要素でそれぞれモデル化し，両要素間に接触条件を考慮することで，昇温課程における無耐火被覆CFT柱の伸長と鋼管の局部座屈による収縮を再現できるモデル化とした．解析結果の妥当性は既往の実験結果との比較により確認している．

骨組メカニズムが幾何学的な対称性を持つ場合を対象として，この幾何学的対称性を群論の表現を用いて記述する方法を提案している．またこれにより，群論の持つ性質から，当該骨組が大変形時にもひずみが生じない有限メカニズムであるための十分条件を導出できることを示している．

2N本の剛部材と2N個のヒンジにより作成可能であり，正多角形状から棒状に折りたたみ可能な環状の骨組を提案している．同骨組が任意の偶数2Nに対して折り畳み可能な有限メカニズムであることを，級数展開法と数値計算により示している．また，同骨組を組み合わせた建築構造物を提案している．

剛な梁要素からなる剛接合骨組の接合部の一部を任意方向に傾斜したヒンジ軸で置換してできる不安定機構（骨組メカニズム）を定義し，同骨組の任意の変形状態を，節点の並進・回転変位と各部材中央位置の並進・回転変位で定式化する方法を提案している．さらに，同骨組が工学的に有用な有限メカニズム（大変形時にもひずみが生じない不安定機構）であるための必要条件を，級数展開を用いて導出する手法（級数展開法）を考案し，数値例題により手法の有用性を確認している．

板やシェルなどの連続体のトポロジー最適化において最も一般的に用いられるSIMP法は，連続体を有限要素法により離散化し，各要素の存在を0から1までの連続変数で表し，中間値には剛性を過小に評価するペナルティを与える方法である．構造物が幾何学的な対称性を持つ場合に，SIMP法を適用すると，ペナルティを大きくする過程で得られる解の幾何学的対称性に変化が生じるが，本研究では，その変化のタイミングや方向が決定される要因について考察している．

トラスのトポロジー最適化は，部材総重量制約下で剛性を最大化するトラスの断面・配置の決定問題である．部材断面をリストから選択する場合，最適化問題は離散変数で表現されることになる．また，トラスや空間骨組には，種々の典型的な部材配置が存在し，設計者は施工可能な形態を得るべくそれらから望ましいものを選択することが多い．本研究では，部材断面をリストから選択し，部材配置のパターンを典型的なパターンの混合形式に限定したトラスのトポロジー最適化問題を，0-1整数変数を含む混合整数計画問題として定式化し最適解を得る手法を提案する．