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教授 下田昌利(Masatoshi Shimoda / シモダ マサトシ)

業績

年度 題目 著者 発表日
2019 -機械工学の最新動向- 計算力学 最適化 下田昌利  2019年

プロフィール

学位 博士(工学)  
生年月日 年齢
所属研究室 固体力学
研究分野 計算力学、固体力学、構造・形状最適化、CAE、数理デザイン工学
URL http://www.toyota-ti.ac.jp/Lab/Kikai/solid/index.html
最終学歴 豊橋技術科学大学大学院博士後期課程(1997)
職歴 豊田工業大学 教授 (2010年04月~現在)
湘南工科大学 (2002年04月~2010年03月)
三菱自動車工業(株) (1988年07月~2002年03月)
旭化成工業(株) (1986年04月~1988年06月)
主な研究論文 ・M. Shimoda and Y. Liu, “A Non-parametric Free-form Optimization Method for Shell Structures”,Structural and Multidisciplinary Optimization Vol. 50, No. 3, pp. 409-423(2014)
・M. Shimoda, Y. Liu and T. Morimoto, “Non-parametric Free-form Optimization Method for Frame Structures”,Structural and Multidisciplinary Optimization Vol. 50, No.1, pp. 129-146(2014)
・M. Shimoda, K. Shimoide and J. X. Shi, “Structural-acoustic optimum design of shell structures in open/closed space based on a free-form optimization method”,Journal of Sound and Vibration, Vol. 366, No. 31, pp. 81-97(2016)
・M. Shimoda, T. Nagano and J. X. Shi, “Non-parametric shape optimization method for robust design of solid, shell, and frame structures considering loading uncertainty,”,Structural and Multidisciplinary Optimization Vol. 59, No.5, pp. 1543-1565(2019)
・Y. Muramatsu M. Shimoda, “Distributed-parametric optimization approach for free-orientation of laminated shell structures with anisotropic materials”,Structural and Multidisciplinary Optimization Vol. 59, No. 6, pp.1915-1934(2019)
学会活動 ・日本機械学会
・日本計算工学会
・日本自動車技術会
・The International Association for Computational Mechanics

(主な活動実績)
・日本機械学会計算力学部門最適設計技術委員会委員(2007.3~2020.2)
・日本機械学会計算力学部門最適設計技術委員会委員長(2018.3~2020.2)
・日本機械学会東海支部商議員(2011.3~2012.2, 2013.3~2018.2)
・日本機械学会設計工学システム部門運営委員会委員(2013.3~2018.2)
・日本機械学会代表会員(2015.3~2016.2, 2017.3~2018.2)
・Asian Congress of Structural and Multidisciplinary Optimization 2016のSecretary General(2016.5)
社会活動(研究に関する学会活動以外) ・日本機械学会設計工学システム部門産学連携活性化委員会にて,講習会幹事 「設計における革新・着想とその具現化」を企画,実行(2015.3,2017.3) 
学内運営(委員会活動等) 教務委員会(2011年~)
入学者選抜制度委員会(2011年~2015年)
工作実習工場協議会(2011年~)
ものづくりの科学教育センター(2015年~)
予算委員会(2011年~2016年)
先端フォトンテクノロジー研究センター協議会(2011年)
先端知能システム・デバイス統合研究センター協議会(2011年)
サステイナブル機械システム研究センター協議会(2010年~2012年)
難環境作業スマート機械技術研究センター協議会(2013年~2017年)
スマートビークル研究センター協議会(2018年度~)
研究推進・産学連携委員会(2014年~2018年)
自己点検評価委員会(2019年~)
TTIC委員会(2019年~)
学長・副学長会議(2019年~) 
担当授業科目 学部:材料力学基礎,材料力学,数値解析法,創造性開発実習1,2 
修士:固体力学特論a固体力学特論b、固体力学セミナー1,2 
教育実践上の主な業績 1 教育内容・方法の工夫(授業評価等を含む)

1 教科書の変更と課題の効果的活用(2017年度~2020年度)
「材料力学基礎」, 「材料力学」で共通に使用しているテキストを従来の演習中心ものもから理論の説明中心のものに変更する(2016年)と共に,豊富な問題から成る演習書を別途準備し(2017年),2冊併用の進め方を継続している.これにより,理論の理解とその確認のための演習を充実させた.
「材料力学基礎」では,演習書とは別に,単元ごとにやや難易度の高い応用課題を課すようにした.多すぎても逆効果になるため,概ね2週に1回程度とし,専門英語にも慣れてもらうため,英語での問題も含めた.質問を受け付けるため,TAによるサポート時間を7限目に設けた.
「材料力学」についても,理解を確認するため,演習書に加え,単元単位で課題を出し,「材料力学基礎」と同様,TAによるサポート時間を7限目に設けた.
「材料力学基礎」と「材料力学」の間で,教える内容の入れ替えと見直しも行い,不足の内容を資料と板書で補うことを毎年行っている.
「数値解析法」は教科書の変更を行った.それまでは有限要素法の数学的側面と工学的側面をバランスよく記載した偏微分方程式の近似解法という視点のものであったが,偏微分方程式を理解していない散見されたため,偏微分方程式として一般化せず,具体的な固体の弾性論に焦点を絞り,それに基づく線形弾性体の偏微分方程式に関する数値解法を扱ったものに変更した.理解の確認のため,課題を与え評価後に返却し,解説を行った.また,構造解析のみではなく,創造性と設計教育に繋がる構造を考える課題も与えた.
「固体力学特論a,b」は「連続体力学」からの継続・発展科目であるが,難易度の高い内容を含むため,重要な内容は「連続体力学」と重複して繰り返すようにしている.2019年度はクオータ科目に変更し,aとbの2科目に分割し,内容の見直しを行った.aでは自動車や航空機の開発で必須の薄板構造の理論と特性評価を新たに加えた.bは従来の内容は圧縮し,固体力学におけるひずみと応力,及び数値計算法について詳説した.
2020年度はオンライン授業へ対応した.

2 「創造性開発実習1,2」のテーマの見直し(2017年度~2020年度)
これまでのものづくり(製作)に軸足をおいたテーマから,創造性とモノ創り教育を同時に行えるテーマへの内容の見直しを行い,その内容を継続中である.
具体的には,題材を1人乗りの競技用電気自動車から1/10のラジコン模型に変更し,更に改良や部品製作に3Dプリンターを積極的に活用することにより,これまでの製作負荷を大幅に軽減した.この時間を企画や設計に当て,モノに触り,知恵を出す実習とした.失敗で終わるのではなく,再度,失敗から学び,工夫をしてやり直す時間を設けることにより実習効果を高めている.3人もしくは2人1組のグループの活動とし,グループでの議論を含むグループワークの実践の場ともした.この4年間は市販の高速オンロード用のラジコン模型を,低速オフロード用に改良する(準備した悪路を走破)ことを課題とした.計画から設計,製作から構成される7回の実習後に,グループに分かれてのプレゼンを行い,お互いのアイデアや成果に対して,質疑応答を行う発表会を開催した.
2020年度から,電動車椅子のテーマに変更した.2020年度はオンラインでの企画を主に行う内容とした.

3 演習問題、試験問題解答例のWebでの公開(2017年度~2019年度)
担当の全科目に対して,演習と試験の問題と解答を公開し,間違った箇所の見直しができるようにした.


2 作成した教科書、教材、参考書

1 「材料力学基礎」講義ノート&資料(2017年度~2020年度)
シラバス変更に伴う講義ノートの改訂,関連する実験科目がないため,予め行った引張と圧縮実験の動画資料を準備した.2017年度より材料力学に関わる実験を「工学基礎実験」に含め,講義と実験をリンクさせた.2020年度はオンライン用の教材を準備した.

2 「材料力学」講義ノート&資料(2017年度~2020年度)
シラバス変更に伴う講義ノートの改訂,及び設計への応用を動機付けするための応力分布や変形アニメーション,及び最新の研究成果の資料を準備した.2020年度はオンライン用の教材を準備した.

3 「数値解析法」講義ノート&資料(2017年度~2020年度)
自動車の衝突解析や構造物の応力解析,最適化解析を画像,動画資料を改訂した.
また,構造解解析演習のプログラムと演習書を準備した.2020年度はオンライン用の教材を準備した.

4 「固体力学特論a」,「固体力学特論b」講義ノート&資料(2017年度~2020年度)
非線形構造解析の変形と応力分布をの画像資料を追加,改訂した.2020年度はオンライン用の教材を準備した.

5 「創造性開発実習1,2」の教材(2017年度~2020年度)
題材を1人乗りの競技用電気自動車から1/10のラジコン模型に変更した.また,テーマの1つである減速のためのギアや回路部品等を準備した.2020年度は電動化のベースとなる車いすを購入し,改造の参考にした.


3 教育方法・教育実践に関する発表、講演等


4 その他教育活動上特記すべき事項

1 オープンキャンパスにおける体験授業の実施(2017年7月,2018年7月,2019年7月)
高校生を対象とする「かたちとデザイン」に関する模擬授業を実施した.

2 高大連携講座において体験授業の実施
高校生を対象とする「かたちとデザイン」に関する模擬授業を実施した.(2017年8月, 2018年11月,2019年12月)
高校教員を対象とし,「かたちとデザイン」に関する研究紹介を実施した.(2018年12月) 
その他

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