研究紹介

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1．基盤ソフトウェア VCAD Framework の開発

(Fig.1-2 VCADを使った鋳造シミュレーション)

(Fig.1-1 ボリューム情報から構築された切断面)

当チームでは、３次元形状情報に加え物性情報をもつボリュームデータを扱える全く新しいCADの開発を目指し、基盤ソフトウェア VCAD Framework を開発し公開する。この VCAD (Volume CAD) と名付けたボリュームCADは、各種のミュレーション間で共通して用いることのできる頑強なデータ表現を実現し、迅速でかつ究極の精度を要求する加工に直接用いることのできる生産システムの構築の中心的な役割を果たす。

2．陰関数を用いた属性と形状のモデリング

(Fig.2-2 兵馬俑の陰関数曲面による形状表現と変形)

(Fig.2-1 SLIM曲面を使う形状表現)

現物から構造解析や熱流体解析、鋳造解析、加工・検査まで統一的なボリュームデータでおこなうことが可能にするため、物体形状の表面をサンプルした点群データに対して、陰関数曲面を当てはめることにより、３次元曲面を再構築する方法の考案、およびVCADシステムへの実装を行う。また、ポリゴンから陰関数曲面への変換手法や、陰関数曲面からVCADのKitta Cube面への変換技術、およびGPUを利用した直接的な描画手法を開発する。

3．VCADを直接用いた流体と構造のシミュレーション

(Fig.3-2 V-X3Dによる構造物の応力シミュレーション)

(Fig.3-1 V-Flowによる予混合燃焼器内流れシミュレーション)

日本流のものつくりを支援するVCADシステムの実際応用は産業界から強く期待されている。当チームでは、VCADデータを直接使う流体および構造のシミュレーション技術を研究し、複雑形状を有する熱流体を短時間・高精度シミュレーションする V-Flow、および金属疲労破壊などを予測できる V-X3D などのソフトウェアを開発し公開する。

4．ボリュームCADの開発のための基礎的な理論研究

(Fig.4 細分割による曲面およびメッシュ生成)

当チームでは、３次元複雑大規模の物体形状を計算機上に精度よく早く表現するため、Kitta Cube技術による精度の扱い、ボリュームの細分割解析および拡張、３次元大規模空間距離場の高速計算など、さまざまな角度から、物理ミュレーションに質の高いボリュームデータを生成するための基礎的な理論研究を行う。