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機械工学専攻 博士後期課程



「人材の育成に関する目的」及び「教育研究上の目的」

今日、我々の豊かな生活は、エネルギーに依存する度合いが極めて高く、特に近年の知識集約的高度産業に見られるように、エネルギー生産にかかわる諸々の技術の高効率化と環境に対する負荷低減が強く要請されている。一方、生産システムが高度になるほど、より高機能な力学特性を持つ構造材料の設計・開発、新しい加工技術、自然災害を含む外部からの力学的擾乱に対する能動的および受動的制御が求められる。また、機械工学は生産に携わるあらゆる産業の基盤であるばかりでなく、到来しつつある高齢化社会において人々の暮らしをサポートして、豊かな生活から幸福な生活への転換を促す技術開発においても要となる分野である。本専攻は、前述の社会的要請や高齢化社会における人々の幸福な生活の実現に対して柔軟に対応できる優れた技術者を養成することを目的としている。
上記の目的に照らして、従来の産業の基盤となっている熱・流体工学およびトライボロジーを母体とする「エネルギー工学教育研究分野」、材料力学、最適設計、計測制御工学および加工技術を母体とする「機械システム工学教育研究分野」の2つの教育研究分野によって、本専攻は構成されている。

研究分野の特色

エネルギー工学教育研究分野

我が国の未来の繁栄の鍵を握るエネルギー・システムについて、高効率エネルギー変換技術、低エネルギー消費型・低環境負荷型輸送システム、新エネルギー開発、摩擦・摩耗の低減化によるエネルギー効率改善等の最新知識の教育および研究を行う。本教育研究分野では、熱力学、流体力学、トライボロジーにかかわる研究者で組織し、エネルギー先端技術の総合的な教育研究体制を取っている。

機械システム工学教育研究分野

機械工学分野において根本的な、機械を構成する材料、それを加工するための技術、また求められる機能を発揮できる適切な構造の設計に関する最新知識の教育および研究を行う。本教育研究分野では材料力学、最適設計、加工学、機械力学、制御工学、ロボット工学を専門とする研究者から構成され、機械の設計・製作にかかわる総合的な教育研究体制を取っている。

研究指導教員及び研究指導内容

エネルギー工学教育研究分野

氏名 役職 研究テーマ例/研究指導内容概略
小西 克享
Konishi Katsuyuki
工学博士(東京大学)
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教授 研究テーマ例
  1. 噴霧燃焼における点火遅れに及ぼす諸因子の影響に関する研究
  2. 噴霧の微粒化特性に関する研究
  3. 液滴の分裂機構に関する研究
研究指導内容概略
ディーゼル機関を対象とした燃焼系のシミュレーションを行うには、燃料噴霧モデル・噴霧燃焼モデル・化学反応モデルなど数多くの現象論モデルが必要となる。これらのモデルに関しては、これまでもいくつかの提案が行われているが、精度向上のためには、更なる改良が必要である。特に今後は基礎実験をとおして定量的な議論を行うためのデータの収集が重要である。ここでは、定容燃焼実験装置を用いて噴射系及び噴霧燃焼に関する基礎実験を行う方法や計測方法、データ解析方法などを習得する。さらに、実験結果から解析モデルを構築する方法、プログラミング技法などを習得した上で、ディーゼル機関の性能を予測する手法を総合的に研究する。
石原 敦
Ishihara Atsushi
Ph.D.(イリノイ大学)
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教授 研究テーマ例
  1. 固体ロケット推進薬の燃焼機構
  2. ハイブリッドロケットの燃焼
研究指導内容概略
多くの固体ロケットに使用される固体推進薬は、酸化剤と燃料成分からなるが、その燃焼は、3次元非定常なので、その燃焼機構は、極めて曖昧なところが多く、実験的な調査が必要とされている。 最近の本指導教員研究として、酸化剤と燃料成分を独立に燃焼させることにより、複雑な燃焼現象を単純化させ、複雑な燃焼機構を調べている。また、多くの固体ロケットから排出される排気ガスには、多量の塩化水素が含まれ、環境汚染の原因になることが懸念されている。この対策として、固体ロケットのハイブリッドロケット化も、その1つと考えられている。本研究の研究成果は、ハイブリッドロケットの最適設計にも必要不可欠と考えられる。
小林 晋
Kobayashi Susumu
工学博士(東京大学)
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教授 研究テーマ例
衝撃波の反射現象および関連する現象全般に関する研究
  1. 弱い衝撃波の反射現象におけるノイマン・パラドクス
  2. 平面斜面上における弱い衝撃波の非定常現象
研究指導内容概略
高速気体中を伝播する波動、特に衝撃波が物体とどのような干渉をするかという問題について研究するため、実験的及び理論的な研究手法の理解と習熟を通して、新しい研究手法にも柔軟に対応できるための応用力を養成する。
実験結果の理論的な解析を通して物理現象を洞察し、仮説を立て、その仮説を証明するような実験を行い、実験と理論の双方向から現象を突き詰める。
長谷 亜蘭
Hase Alan
工学博士(千葉大学)
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准教授 研究テーマ例
  1. 走査型プローブ顕微鏡を用いた凝着摩耗機構の解明
  2. 分子動力学法を用いた摩耗シミュレーション
  3. トライボロジー現象診断・評価に関する研究
  4. アコースティックエミッション技術によるマイクロ工作機械の知能化
研究指導内容概略
トライボロジー現象(摩擦・摩耗現象)は、材料、表面、雰囲気、摩擦条件など多くの影響因子が関わり、かつナノ・マイクロスケールの現象を考慮する必要があるため、とても複雑である。そこで、走査型プローブ顕微鏡(SPM) や分子動力学法(MD)などを用いてトライボロジー現象を解明し、摩耗理論の確立を目指す研究を行っている。また、材料の変形・破壊時に生じる弾性波を利用するアコースティックエミッション(AE)技術やその場観手法であるin-situ観察法を利用し、トライボロジー現象の診断・評価を行う研究を行っている。 工作機械知能化の実現を目指し、加工状態を監視して加工状態を評価し、機械自身が最適な加工条件で加工するための基礎実験からシステム構築まで総合的な研究開発を行っている。AE技術を用いて、特に超精密加工機やマイクロ工作機械を対象とした加工状態監視・工作機械知能化の研究を行っている。
髙坂 祐顕
Kosaka Masataka
工学博士(佐賀大学)
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准教授 研究テーマ例
  1. 水素製造・輸送・貯蔵システム技術開発および水素利用システム開発に係る研究
研究指導内容概略
水素エネルギー有効利用の問題は、国のエネルギー開発の重要課題とされており、今後、更なる発展が期待される分野である。次世代エネルギーである水素エネルギーを有効に利用するための水素貯蔵・輸送法および水素利用システムの開発を目標に熱力学、伝熱工学に基づき理論的・実験的研究方法を用いて熱解析などの計算モデルを構築し、燃料電池自動車の水素充填問題や水素吸蔵合金を使用した水素貯蔵器や熱駆動型冷凍機など水素利用システム開発に係わる研究を行う。

機械システム工学教育研究分野

氏名 役職 研究テーマ例/研究指導内容概略
趙 希禄
Zhao Xilu
工学博士(東京工業大学)
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教授 研究テーマ例
  1. 機械構造の軽量化設計
  2. CAE技術による生産工程の最適化
  3. 最適化技術による機械製品の品質向上
研究指導内容概略
コンピュータを利用して、機械分野の設計および生産現場の問題を解決するため、強度剛性、振動騒音や衝突特性などの問題解析、三次元複雑構造の形状最適設計、折紙工学を利用した高性能自動車車体構造の開発、板金プレス、樹脂射出成形やダイカスト鋳造など生産工程の最適化、複合材料からなる積層板・シェル構造の最適設計などの研究活動を行う。
福島 祥夫
Fukushima Yoshio
博士(工学)(群馬大学)
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教授 研究テーマ例
  1. プラスチック射出成形加工・砂型鋳造加工における解析及び計測に関する研究
  2. 金型設計・加工及び最適設計手法に関する研究
  3. CAD/CAEを活用した実用化設計に関する研究
研究指導内容概略
日本はものづくりを主体として発展してきたことは言うまでもない。昨今では部品の軽量化に関する技術が注目を浴びていると同時に、如何に早く安く製造できるかという技術も重要である。これらに対応できるプラスチック射出成形や砂型鋳造など型を利用した部品製造、樹脂流動解析、湯流れ解析、品質工学などCAD/CAEや最適化手法を用いた効率化設計についても研究し、社会のニーズに対応できる技術者の育成を行う。
橋本 智己
Hashimoto Tomomi
工学博士(宇都宮大学)
[詳細]
教授 研究テーマ例
  1. 工学的心理モデル
  2. 搭乗型歩行ロボット
研究指導内容概略
少子高齢社会を迎え、機械システムによる支援が期待されている。本研究室では、1) 家庭環境で人間と共に生活し人間を支援する自律ロボット、2) 要救助者を早期発見支援する災害救援ロボットの開発を進めている。
皆川 佳祐
Minagawa Keisuke
工学博士(東京電機大学)
[詳細]
准教授 研究テーマ例
  1. エネルギーによる機器・配管系の耐震性評価に関する研究
  2. 配管系の損傷モニタリングに関する研究
研究指導内容概略
一般に、機械構造物(機器・配管系など)の耐震設計は設置箇所の地震加速度に基づく静的荷重により行われている。他方、地震時の機械構造物の破壊モードとして、瞬間的な荷重による初通過破壊のほか、累積的な荷重による疲労破壊がある。従来の静的荷重に基づく手法では初通過破壊の評価は可能であるものの、累積的な損傷の評価は出来ない。そこで累積的な損傷を合理的に評価する手法が求められている。以上のような背景のもと、1)の研究テーマでは累積的な損傷を評価可能なパラメータとしてエネルギーに着目し、耐震性評価手法の確立を目指す。また、2)では配管系を対象に、振動計測により経年劣化や微少な損傷をモニタリングする手法を構築することを目指す。
安藤 大樹
Ando Hiroki
工学博士(名古屋大学)
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准教授 研究テーマ例
  1. 機能的可変柔軟構造とその制御系の統合化設計
  2. 産業用小型電動ロボットハンドの開発
  3. 低侵襲外科手術用柔軟鉗子の開発
  4. 身体障害者用自助具の開発
研究指導内容概略
制御機械システムにおける機構系と制御系を統合的に設計することにより、両系を区別して設計する従来の設計手法の限界をブレイクスルーする設計技術の確立を目指す。特に、柔軟性を積極的に利用することにより構造に新しい機能をもたせるコンプライアントメカニズム、機能的連続体、連続体ロボットなどの機構系と制御系の統合化設計の研究を行っている。
萩原 隆明
Hagiwara Takaaki
工学博士(群馬大学)
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講師 研究テーマ例
  1. PID制御に関する研究
  2. 制御対象の特徴を利用した制御系設計法に関する研究
研究指導内容概略
様々な要素技術の発達にともない、制御工学が対象とするシステムは、 大規模化かつ複雑化し、あらゆる製品に制御理論が使われ、制御理論や制御技術は産業の発展に多大な貢献をしている。そして、新たな制御理論や制御技術が生まれると、さらなる性能向上や付加価値の増大が見込まれる。そこで、これまでの制御理論をベースにし、新しい制御理論や制御技術の研究とそれらの実システムへの応用に関する研究を行う。

博士後期課程 授業科目

エネルギー工学教育研究分野

  • 内燃機関特論
  • 熱力学特論
  • 伝熱工学特論
  • 高速気体力学
  • 熱エネルギー工学特論
  • 熱工学特論
  • トライボロジー特論
  • 流体力学特論
  • エネルギー工学特別講究
  • エネルギー工学特別研究

機械システム工学教育研究分野

  • 最適設計特論
  • 材料力学特論
  • 成形加工特論
  • 材料強度学特論
  • 機械力学特論
  • マルチボディシステム工学特論
  • 制御工学特論
  • 機械システム工学特別講究
  • 機械システム工学特別研究

機械工学専攻・共通

  • インターンシップ
  • 技術経営論(MOT論)