Yamada Lab
Takahiro YAMADA
  山田 貴博  Takahiro YAMADA 
職   名:教授
研究組織:大学院環境情報研究院
       人工環境と情報部門/数理解析学分野
教育組織:大学院環境情報学府
       情報メディア環境学専攻/環境数理解析学コース
学部組織:工学部生産工学科
担当講義:<大学院>
       <学  部>
       <第二部>
専   門:計算力学,有限要素法,数値解析
連絡先  :E-mail
山田研究室ホームページ
関連リンク
● 研究テーマと概要 ●
 人間を取りまく様々な自然現象には、力とその作用の結果生じる運動や変形を考える力学によって取り扱うことができる問題が数多く存在する。したがって、力学は理工学における一つの基盤となる学問体系であり、力学現象をコンピュータシミュレーションによって解明し、予測を行う計算力学は、さまざまな分野において有用である。
 このようなコンピュータシミュレーションは、無限の自由度をもつ実際の現象に対して、なんらかの近似を行うことで有限回の数値の計算に帰着させることにより実現しており、その代表的な手法として、有限要素法と呼ばれる方法が用いられている。有限要素法は、対象となる構造物や領域を小領域である要素と呼ばれる部分に分割し、要素毎に近似を行う方法である。この有限要素法の特徴は、様々な場の問題にシステマティックかつ数学的合理性をもって対応できることにあり、構造物の応力解析の分野などで、幅広く実用化されている。
 私の研究室では、計算力学における基礎研究として、固体および流体を含む連続体力学の問題に対する有限要素法に基づく様々なシミュレーション技術を開発している。これらの研究では、物理現象の再現性だけではなく、数学的な合理性を手法の信頼性の拠り所として、工学における実用化を目指したより良い方法を開発することを目標としている。また、このような研究は、基本的に特定の工学分野に対象を限定したものではなく、固体および流体力学が用いられる分野全体を視野に入れた横断的な研究となっている。
 現在取り組んでいる具体的なテーマは、以下の通りである。
・弾性体の大変形解析および形態解析
・微視構造応力解析による複合材料の非線形挙動の解明
・ハミルトン力学系としての連続体の動的大変形問題に対する高精度な時間積分法
・高次要素を用いた特性曲線Galerkin有限要素法による流体計算
・流体の壁面境界条件の計算力学に基づくモデリング
Deformed rod on isolated equilibrium path Stress analysis of concrete material

● 主な公表論文 ●
(1) Takahiro Yamada, Akira Wada and Fumio Kikuchi: A 9-node mixed shell element based on the Hu-Washizu principle, International Journal of Computational Mechanics, vol. 7, (1991) pp.149-171
(2) Takahiro Yamada and Fumio Kikuchi: An arbitrary Lagrangian-Eulerian finite element method for incompressible hyperelasticity, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, vol. 102, No. 2, (1993) pp.149-178.
(3) Takahiro Yamada: Finite Element Procedure of Initial Shape Determination for Hyperelasticity, Structural Engineering and Mechanics, vol. 6, No. 2, (1998) pp. 173-183.
(4) Takahiro Yamada: A Bubble Element for the Compressible Euler Equation, International Journal for Computational Fluid Dynamics, vol. 9, (1998) pp.273-283.
(5) 永井学志,山田貴博,和田章:3次元実画像データに基づくコンクリート材料の有限要素解析手法,日本建築学会構造系論文集, No. 509 (1998) pp.77-82.

Various physical phenomena result from forces acting on the body and their motions as effects and hence the mechanics is one of important research fields in sciences and engineering. The computational mechanics, in which mechanical problems are solved and investigated by computer simulations, is an effective approach in the wide area. The finite element method is one of important technologies in the computational mechanics and has been successfully applied to the stress analysis of the structure such as automobile, aircraft, building, bridge and human body. The research in our laboratory is centered on analysis and development of the finite element method for the solid mechanics and the fluid dynamics. Our focus at the present time is on the followings:
  Large deformation and shape analysis of elastic structures
  Numerical time integration procedure for Hamiltonian dynamical systems
  Characteristic Galerkin finite element method for fluid dynamics
  Multi-scale modeling of Composite Materials
  Multi-Scale modeling in fluid dynamics

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