口2025-0080

発表題目	製造性を考慮したトポロジー最適化を用いた振動発電デバイスの基板・電極同時設計
発表者名	○宮島 健、村上 修一、他
発表会名	日本機械学会第38回計算力学講演会
発表日	2025/9/24

概要

本研究では,レベルセット法に基づくトポロジー最適化を用い,所望の固有振動数で高出力を達成する圧電振動発電素子の基板と電極を同時に設計する.従来手法はエッチング制約下で圧電膜と基板の配置を最適化していた.しかし,圧電膜を部分的に除去して試作すると,多層膜間の残留応力バランスが崩れ,梁が反り,発電出力が低下する問題が生じた.そこで,本研究では圧電膜を基板全面に残して応力バランスを維持しながら,基板および電極領域を統合的に最適化する枠組みを構築した.さらに,提案手法による数値例を提示し,有効性を検証する.