イノベーション推進機構 産学連携・URA領域

九州工業大学の研究者 -私たちはこんな研究をしています-

情報工学研究院

教授

石原 大輔

いしはら だいすけ

所属
情報工学研究院
知的システム工学研究系
プロフィール
2003
博士(工学)
東京大学
2003
東京大学大学院
工学系研究科
博士課程修了

子供の頃、毛利衛さんが日本人初の宇宙飛行士に選抜されたニュースに感動しました。当時、毛利さんは大学教員でした。それで漠然とですが、そのような職業に憧れを持つようになりました。

受賞
・Young Researcher Fellowship Award, The 2nd M.I.T. Conference on Computational Fluid and Solid Mechanics (May, 2003)
・平成17年度論文奨励賞, 日本計算工学会 (2006年5月)
・日本計算力学連合フェロー賞, 日本計算力学連合 (2019年12月)

マルチフィジクス連成現象の計算力学シミュレーションとその応用

● 研究テーマ

  • ❖ 流体‐構造連成現象といったマルチフィジクス連成現象の安定かつ効率的な数値解析手法の開発
  • ❖ 昆虫羽ばたき飛行や環境エネルギー収穫システムといったマルチフィジクス連成現象の数値シミュレーション
  • ❖ 生物規範型マイクロマシン・MEMSの開発

● 分野

計算科学関連,材料力学および機械材料関連

● キーワード

計算力学,有限要素法,連成現象,羽ばたき飛行,計算バイオミメティクス(計算生物規範工学),圧電エネルギーハーベスティング,圧電材料,ポリマーマイクロマシニング,ポリイミド,マイクロマシン,MEMS

● 実施中の研究概要

上記研究テーマの他、以下のような研究プロジェクト(科研費・代表)を実施してきました:
・2020年4月~2023年3月,マルチフィジクス・マルチシステム強連成解析による1mmの昆虫規範型MEMS飛行体,科研基盤(B),研究代表者:石原大輔
・2019年9月~2022年8月,エネルギーハーヴェスティングのマルチフィジクス・マルチシステム強連成解法,特別研究員奨励費(外国人特別研究員),研究代表者:石原大輔
・2017年4月~2020年3月,マルチフィジクス強連成解析による昆虫規範型MEMS飛行体の開発,科研基盤(B),研究代表者:石原大輔
・2014年4月~2017年3月,1mmの2.5次元構造は飛翔できるか?~マルチフィジクス計算力学による挑戦,科研基盤(C),研究代表者:石原大輔
・2011年4月~2014年3月,ハイブリッド強連成解析に基づくマイクロマシンの汎用マルチフィジクスシミュレータ,科研若手(B),研究代表者:石原大輔

● 今後進めたい研究

(1)既存のアルゴリズムやCAEシステムでは解くことが難しいマルチフィジクス連成問題の数値シミュレーションに取り組みます。
(2)昆虫羽ばたき飛行や圧電エネルギーハーベスティングといったマルチフィジクス連成問題、さらにより一般的なマルチフィジクス‐マルチシステム連成問題に取り組みます。
(3)「計算バイオミメティクスによる生物規範型MEMS」を開拓します。具体的な例として、マルチフィジクス連成解析に基づく昆虫規範型MEMS飛行体の開発を行っています。
(4)マルチフィジクス‐マルチシステム連成現象に対する計算論的アプローチを開発し、動的な微小システムを高精度に解析することにより、固有の原理を発見・解明し、物理モデル、工学システム、および、技術的デザインを生み出す「動的な微小システムにおける複合的で階層的な連成現象の計算科学」を開拓します。

● 特徴ある実験機器、設備

昆虫飛行のスケール拡大実験装置

● 知的財産権

(1)有限要素解析プログラムによる数値シミュレーション.特に,単純なアルゴリズムや既存のCAEシステムによる解析が困難な連成の強い問題に対して(例.大変形・大移動する柔軟な固体と流体が強連成する3次元非定常問題).
(2)昆虫羽ばたき飛行の数値シミュレーション
(3)圧電アクチュエータ・センサーの動特性の高精度解析
(4)圧電エネルギーハーベスタの動特性の高精度解析
(5)流体構造連成現象の動力学的相似則によるスケール拡大模型実験
(6)ポリマーマイクロマシニングによる3次元微小構造物の作成

● 過去の共同研究、受託研究、産業界への技術移転などの実績

【受託研究】
①JST研究成果最適展開支援プログラムA-Step,養殖魚管理用水中ロボット「海の牧羊犬」の実用化研究(平成25年4月~平成26年3月)
②JST研究成果最適展開支援プログラムA-Step,マイクロマシンの構造-流体-静電界相互作用シミュレーションのためのインターネット並列計算プログラム開発(平成23年4月~平成24年3月)

● 過去の業績

【論文】Daisuke Ishihara, Tomoyoshi Horie, Mitsunori Denda, A two dimensional computational study on fluid-structure interaction cause of wing pitch changes in dipteran flapping flight, The Journal of Experimental Biology, Vol.212, pp.1-10, 2009.
【特許】羽ばたき機構, 特願 特願2016-177645 特開 特開2018-43537 特許 特6895153

● 関連リンク先

❖ 研究室ホームページ

❖ より詳しい研究者情報