現在は以下の2つの研究グループで活動を行っています。
(1) プレス成形CAEの高度化
主に塑性加工分野において，加工結果をコンピュータシミュレーションによって予測するプレス成形CAEの高度化・高精度化が強く求められています。その要因としては，
- 様々な新材料・難成形材料（高張力鋼板，非鉄金属合金等）や新加工法の発展と適用機会増 → 既存の知見に依存不可
- 開発期間短縮，コストダウンへの要求→ 設計開発プロセスの根本的見直し，デジタルツールによる支援の必要性拡大
が挙げられます。目的達成のためには，成形シミュレーションによる高度な加工プロセスデザイン支援の実現が必要ですが，当研究室では塑性加工中におきる様々な物理現象のモデル化に取り組んでいます。具体的には，以下の研究テーマに取り組んでいます。
- 応力増分方向依存性塑性構成式に基づく成形限界予測
- 有限要素多結晶モデルによる金属材料の応力増分方向依存性塑性メカニズム解明
- 有限要素多結晶モデルと最適化手法に基づく数値材料試験法の確立
(2) 物理シミュレーションを用いた最適デザイン
これまで有限要素法(FEM)などの物理シミュレーション技術は，機械や建築，土木といった既存の工学分野において，構造の強度や性能を評価・最適化するための道具として広く用いられてきました。しかし近年では，この高度な数値解析手法を活かし，より人間的で創造的な視点から社会課題の解決や新しい価値の創出に取り組む，デザイン主導の研究が期待されています。物理シミュレーションは，工学だけでなく，デザインの可能性を大きく広げる創造的なツールとして進化しており，我々もマルチフィジクスシミュレーションやデジタルヒューマンなどを用いて新たなデザイン手法の構築に取り組みます。
Our research group focuses on two primary areas:
(1) Advancing Press Forming Simulation (CAE)
The manufacturing industry increasingly demands more advanced and accurate press forming simulations (CAE), particularly in the field of plastic forming. This need is driven by two key factors:
- Emergence of New Materials and Processes: The development and application of materials, such as high-tensile strength steels and non-ferrous alloys, make traditional, experience-based manufacturing approaches insufficient.
- Demand for Efficiency: The constant pressure to shorten development cycles and reduce costs requires a fundamental shift in design and development processes, increasing the reliance on powerful digital tools.
To meet these challenges, our laboratory is dedicated to enhancing process design support through sophisticated forming simulations. We achieve this by modeling the complex physical phenomena that occur during plastic forming. Our key research themes include:
- Predicting Forming Limits using advanced plasticity constitutive equations that account for stress rate direction-dependency.
- Investigating Plasticity Mechanisms in metallic materials with a finite element polycrystal model (FEPM) to understand their stress rate direction-dependent behavior.
- Establishing Numerical Material Testing Methods by integrating FEPM with optimization techniques.
(2) Pioneering Optimal Design with Physical Simulation
Recently, however, the role of simulation has evolved. There is a growing movement towards “design-driven research,” which leverages these powerful analytical techniques to address societal challenges and create new value from a more human-centric and creative perspective. In this new paradigm, physical simulation is transforming from a purely analytical tool into a creative medium that significantly broadens the horizons of design. Our group is at the forefront of this evolution, striving to develop innovative design methodologies utilizing multiphysics simulation and digital human models.