2025/09/23 更新

サイキ イサオ
齊木 功
SAIKI Isao
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Citation Countは当該年に発表した論文の被引用数

所属
大学院工学研究院 建設社会工学研究系
職名
教授
外部リンク

取得学位

  • 東北大学  -  博士(工学)   2001年12月

学内職務経歴

  • 2025年04月 - 現在   九州工業大学   大学院工学研究院   建設社会工学研究系     教授

所属学会・委員会

論文

  • Study of the stabilization parameter in the virtual element method 査読有り 国際誌

    Fujimoto R., Saiki I.

    Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering   428   2024年08月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    The virtual element method is an approximate solution method for partial differential equations that does not require the explicit definition of interpolation functions for test and trial functions in the elements. Accordingly, it can easily handle polygonal and polyhedral elements, including nonconvex shapes, and it has begun to attract attention as a generalization of the finite element method. As one of the two terms that constitute the internal virtual work, the stabilization term has received little attention, and methods for determining the stabilization parameter have not been proposed to date. Thus, in this study, we focus on the stabilization parameter of the stabilization term. Through a series of eigenvalue analyses of the stiffness matrices, we show that the stabilization parameter corresponds to the energy of the mode not included in the consistency term. From this consideration, we propose a method for setting the stabilization parameter appropriately.

    DOI: 10.1016/j.cma.2024.117106

    Kyutacar

    Scopus

    その他リンク: https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=85195198904&origin=inward

  • モデルの修正が不要な影響線解析の平面シェル要素への適用 査読有り

    斉木 功,三井 涼平,横山 薫,鈴木 俊光,橋本 幹司

    土木学会論文集 ( 土木学会 )   81 ( 2 )   24-00139   2025年02月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    橋梁のように移動荷重を受ける構造物の設計において,着目点の影響線は必要不可欠な概念である.有限要素モデルに対して影響線を求めるためには荷重作用範囲の節点数と同じ数の解析が必要となる.Müller-Breslauの原理を有限要素解析に適用することも可能であるが,着目点に不連続変位を与えるため,手間のかかるモデルの修正が必要となる.これに対し,著者らはモデルの修正が不要で汎用有限要素解析コードへの実装が容易な影響線の解析手法を過去に提案した.本論文はこの手法を橋梁の解析モデルでよく用いられる平面シェル要素に適用する方法を提案する.単純な板曲げおよび鋼床版を有する鋼鈑桁橋のモデル対して,提案手法により求められた影響線を通常の単位荷重による有限要素解析結果と比較することで提案手法の妥当性を確認した.

    DOI: 10.2208/jscejj.24-00139

  • hanging node を有する virtual element の精度 査読有り

    藤本竜太,斉木 功

    日本計算工学会論文集 ( 日本計算工学会 )   2024   20240011   2024年11月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    DOI: 10.11421/jsces.2024.20240011

  • 鋼トラス橋における立体機能保持に関する基礎的検討 査読有り

    瓜田 凌大,斉木 功

    鋼構造年次論文報告集 ( 日本鋼構造協会 )   32   534 - 541   2024年11月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    橋梁のように移動荷重を受ける構造物の設計において,着目点の影響線は必要不可欠な概念である.有限要素モデルに対して影響線を求めるためには荷重作用範囲の節点数と同じ数の解析が必要となる.Müller-Breslauの原理を有限要素解析に適用することも可能であるが,着目点に不連続変位を与えるため,手間のかかるモデルの修正が必要となる.これに対し,著者らはモデルの修正が不要で汎用有限要素解析コードへの実装が容易な影響線の解析手法を過去に提案した.本論文はこの手法を橋梁の解析モデルでよく用いられる平面シェル要素に適用する方法を提案する.単純な板曲げおよび鋼床版を有する鋼鈑桁橋のモデル対して,提案手法により求められた影響線を通常の単位荷重による有限要素解析結果と比較することで提案手法の妥当性を確認した.

  • 任意断面に適用可能なねじりによる断面変形を考慮した梁理論 査読有り

    須田 陽平,斉木 功

    土木学会論文集 ( 土木学会 )   80 ( 15 )   23-15003   2024年02月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    任意の断面に適用可能なねじりによる断面変形を持つ梁理論を提案する.この理論では,ねじり角とは独立したそりの大きさを導入し,そりによる断面変形をそりの大きさと断面内分布を表す断面変形モードの積で表す.断面変形モードは周期的な境界条件を持つ代表体積要素の有限要素解析により数値的に求める.この均質化過程により,提案手法は任意の断面に対して適用可能である.導出された支配方程式は,断面変形モードを断面積分した断面パラメタを含み,異種材料からなる非均質断面を持つ梁に対して提案手法を適用したところ,有限要素解析の結果と良い一致を示した.

    DOI: 10.2208/jscejj.23-15003

  • せん断遅れによる付加的な応力評価のための機械学習による断面特性推定 査読有り

    青木 洋樹,斉木 功,大竹 雄,三井 涼平

    土木学会論文集 ( 土木学会 )   79 ( 15 )   22-15009   2023年03月

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    担当区分:責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    道路橋示方書では,せん断遅れによる付加的な応力を有効幅を用いて見かけ上の曲げ剛性を小さくする ことで考慮している. しかしせん断遅れは曲げではなく, せん断変形に起因する断面変形によって生じるこ とが分かっている.これまでにせん断による断面変形の自由度を持つ梁理論が提案され,この断面変形梁 理論では 3 つの断面パラメタを導入することでせん断遅れによる断面変形,ひいてはせん断遅れによる付 加的な応力を高精度に求めることができる.しかし,断面パラメタの決定には代表体積要素の有限要素解 析を行う必要がある.本研究では せん断遅れによる付加的な応力を簡易的かつ高精度で算定するために, 有限要素解析の代わりに機械学習を用いた断面パラメタの推定法を提案する.提案手法を用いた付加的な ひずみの精度を複数の検証用データで評価し,相対差が平均値 0.02%,標準偏差 0.2% 程度であることを確 認した.

    DOI: 10.2208/jscejj.22-15009

    Kyutacar

  • 相反定理に基づく有限要素モデルの修正が不要な影響線の解析 査読有り

    斉木 功,三井 涼平,横山 薫,鈴木 俊光,橋本 幹司

    土木学会論文集 ( 土木学会 )   78 ( 3 )   480 - 489   2022年11月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    橋梁のように移動荷重を受ける構造物の設計において,着目点の応力等を荷重載荷位置で表した影響線は必要不可欠な概念である.影響線を有限要素モデルで求めようとすると,荷重作用範囲の節点数と同じ数の解析が必要となる.一方,Müller-Breslauの原理を有限要素解析に適用する方法も提案されているが,着目点に不連続変位を与えるため,手間のかかるモデルの修正が必要となる.そこで本論文では,モデルの修正が不要で汎用有限要素解析コードへの実装が容易な影響線の解析手法を提案する.提案手法は有限要素離散化した問題へ直接適用した相反定理に基づいている.平面応力問題および3次元問題の具体例に対して,提案手法により求められた影響線を通常の単位荷重による有限要素解析結果と比較することで提案手法の妥当性を確認した.

    DOI: 10.2208/jscejseee.78.3_480

    Kyutacar

  • -Editorial-SPECIAL ISSUE ON THE JULY 2020 HEAVY RAINFALL EVENT IN JAPAN 査読有り

    Yokoki H., Uchida T., Inagaki A., Tsukai M., Seto S., Yokojima S., Yoshikawa Y., Tsubaki R., Saiki I.

    Journal of Japan Society of Civil Engineers   10 ( 1 )   545 - 549   2022年01月

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    記述言語:英語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)

    In July 2020, the Kyushu region experienced record-breaking heavy rains from July 4 to7, causing extreme floods in the Kuma and Chikugo Rivers. This was followed by atmospheric instability over a wide area from western Japan to the Tohoku region, resulting in heavy rainfall on July 13-14 in the Chugoku region, and on July 27-28 in the Tohoku region. There was also flooding of large rivers including the Go River and the Mogami River. In recent years, record-breaking torrential rainfall disasters have been occurring every year. The heavy precipitation scale has been increasing in space and time as well as in rainfall intensity, resulting in spatio-temporal expansion of the damage. Furthermore, in 2020, the disaster occurred amidst the restriction of social activities due to the COVID-19 pandemic. The compilation and dissemination of disaster survey data and lessons are essential for the sustainable development of society. Therefore, JSCE has planned a special issue on the July 2020 torrential rain disaster to share and disseminate disaster information and to contribute to the advancement of technology and science related to disaster prevention and mitigation.

    DOI: 10.2208/JOURNALOFJSCE.10.1_545

    Kyutacar

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  • Numerical consideration on effect of composite action between slab and girders on redundancy of a continuous multi-girder bridge 査読有り 国際誌

    Isao SAIKI, Tsubasa TAKEDA, Kaname IWATSUBO, Takeki YAMAMOTO

    12th Pacific Structural Steel Conference   2019年11月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)

    Japan   Tokyo   2019年11月09日  -  2019年11月11日

  • Analytic study on influence that degree of the damage gives to redundancy of the continuous steel girder bridge 査読有り 国際誌

    Kaname IWATSUBO, Isao SAIKI

    12th Pacific Structural Steel Conference   2019年11月

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    担当区分:最終著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)

    Japan   Tokyo   2019年11月09日  -  2019年11月11日

  • Diffuse bifurcations engraving diverse shear bands in granular materials 査読有り 国際誌

    Yuki Yamakawa, Kiyohiro Ikeda, Isao Saiki, Jacques Desrues, Reiko J. Tanaka

    International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics   42   3 - 33   2017年07月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    Shear bands with characteristic spatial patterns observed in an experiment for a cubic or parallelepiped specimen of dry dense sand were simulated by numerical bifurcation analysis using the Cam-clay plasticity model. By incorporating the subloading surface concept into the plasticity model, the model became capable of reproducing hardening/softening and contractive/dilative behavior observed in the experiment. The model was reformulated to be compatible with the multiplicative hyperelasto-plasticity for finite strains. This enhanced constitutive model was implemented into a finite-element code reinforced by a stress updating algorithm based on the return-mapping scheme, and by an efficient numerical procedure to compute critical eigenvectors of elastoplastic tangent stiffness matrix at bifurcation points. The emergence of diamond- and column-like diffuse bifurcation modes breaking uniformity of the materials, followed by the evolution of shear bands through strain localization, was observed in the analysis. In the bifurcation analysis of plane strain compression test, unexpected bifurcation modes, which broke out-of-plane uniformity and led to 3-dimensional diamond-like patterns, were detected. Diffuse bifurcations, which were difficult to observe by experiments, have thus been found as a catalyst creating diverse shear band patterns.

    DOI: 10.1002/nag.2711

    Kyutacar

    その他リンク: https://www.scopus.com/pages/publications/85026375110?origin=resultslist

  • Homogenization of composite beams with periodic microstructures 査読有り 国際誌

    Saiki, I., Yari, K., Yamada, M., Setogawa, A., Iwakuma, T.

    Proceedings of the 13th East Asia-Pacific Conference on Structural Engineering and Construction   2013年09月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)

    Japan   Sapporo   2013年09月11日  -  2013年09月13日

    Some kinds of element test are generally conducted in order to evaluate mechanical characteristics of structural members that have complex microstructures such as steel and concrete composite beams. However, the element test with a part of the structural member can not faithfully reconstruct deformation state in actual structures. To that end, we formulate a beam with averaged mechanical properties in order to evaluate mechanical properties of Timoshenko beams with microstructures.

    その他リンク: https://www.scopus.com/pages/publications/84905248341

  • Fundamental study on experiments for torque shear test to evaluate bonding strength of steel-concrete joint 査読有り 国際誌

    Yamada, M., Saiki, I., Kurosawa, A., Iwakuma, T.

    Proceedings of the 13th East Asia-Pacific Conference on Structural Engineering and Construction   2013年09月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)

    Japan   Sapporo   2013年09月11日  -  2013年09月13日

    For better design and construction of steel-concrete hybrid structures, it is important to evaluate the strength and behavior of their joints: e.g. headed studs. However, the contribution of the adhesion and friction along the steel-concrete interface are ignored in such mechanical joints. We here try to propose a new torque shear test system by which the shear strength of the friction and adhesion can be evaluated appropriately. The test specimen has a cylindrical interface in mortar block, and it becomes the interface subjected to the torque shear loading. The results showed that cracks initiated on the side of the specimen were due to the boundary conditions rather than strength of steel-mortar interface and they should be prevented, and the maximum shear stress and residual shear stress were insensitive to the additional reaction force on the steel cylinder of the torque shear test system.

    その他リンク: https://www.scopus.com/pages/publications/84905216507

  • A modification of the Mori-Tanaka estimate of average elastoplastic behavior of composites and polycrystals with interfacial debonding 査読有り 国際誌

    S. Koyama, S. Katano, I. Saiki, T. Iwakuma

    Mechanics of Materials   43 ( 10 )   538 - 555   2011年06月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    A modification of the Mori–Tanaka method is proposed to evaluate the average elastoplastic behavior of composites and polycrystals in a virtual matrix. The virtual matrix is an elastic material in which real matrix material and inhomogeneities are embedded, and its volume vanishes as a limit after homogenization. With regard to elasticity, depending on the choice of material properties of this virtual matrix, many kinds of average moduli between the classical bounds can be predicted. In this paper, we extend the application of this method to elastoplastic materials. Furthermore, Weng's approximate model of interfacial debonding between the inclusions and the matrix is installed, because of its very simple criterion for the initiation of debonding to simulate progressive debonding phenomena. Several numerical examples without interfacial debonding show the applicability of the virtual matrix concept to elastoplastic materials. The characteristics of the model and its overall behaviors are described through the use of typical numerical simulations with debondings. Finally, comparisons with experimental results including debondings demonstrate the eligibility of the proposed method and models, and the application of the present method to designing a hybrid FRP is overviewed.

    DOI: 10.1016/j.mechmat.2011.06.010

    DOI: 10.1016/j.mechmat.2011.06.010

    その他リンク: https://www.scopus.com/pages/publications/80051576868

  • Application of anisotropic inclusion theory to the deformation of Ni based single crystal superalloys: Stress-strain curves determination 査読有り

    N. Ratel, M. Kawauchi, T. Mori, I. Saiki, P.J. Withers, T. Iwakuma

    Mechanics of Materials   42 ( 3 )   237 - 247   2009年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    The development of plastic deformation after uniaxial plastic strain along [0 0 1] is analyzed in two types of domains in γ–γ′ nickel superalloys. These domains are the horizontal matrix channels normal to [0 0 1] and the vertical channels normal to [1 0 0] and [0 1 0]. By using a mean field method, an elastic energy increase due to the introduction of plastic strain (elongation or compression) in the two types of domains is calculated. The analysis of a mixed mode, where horizontal and vertical channel deformation occurs, is also conducted. Results show that plastic deformation is primarily initiated in a particular type of channel. The choice of the deformation configuration is related to the sign of misfit strain. After a critical amount of plastic strain is reached, the deformation expands through all the matrix channels. This conclusion is supported by the dependence of a flow stress on the deformation mode. FEM calculations are also conducted and compared with the analytical calculation. Except when the strain is extremely small, the two methods give almost the same result.

    DOI: 10.1016/j.mechmat.2009.10.001

    DOI: 10.1016/j.mechmat.2009.10.001

    その他リンク: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167663609001720

  • Multi-scale modeling for planar lattice microstructures with structural elements 査読有り 国際誌

    Isao SAIKI, Ken OOUE, Kenjiro TERADA, Akinori NAKAJIMA

    International Journal for Multiscale Computational Engineering   4 ( 4 )   429 - 443   2006年08月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    Formulations of linear and nonlinear multiscale analyses for media with lattice periodic microstructures based on the homogenization theory are proposed. For continuum media, the conventional homogenization theory leads to boundary value problems of continuum for both micro- and macroscales. However, it is rational to discretize lattice microstructures, such as cellular solids, by frame elements since they consist of slender members. The main difficulty in utilizing structural elements, such as frame elements, for microscale problems is due to the inconsistency between the kinematics assumed for the frame elements and the periodic displacement field for the microscale problem. In order to overcome this difficulty, we propose a formulation that does not employ the periodic microscale displacement, but the total displacement, including the displacement due to uniform deformation as well as periodic deformation, as the independent variable of the microscale problem. Some numerical examples of cellular solids are provided to show both the feasibility and the computational efficiency of the proposed method.

    DOI: 10.1615/IntJMultCompEng.v4.i4.20

    DOI: 10.1615/IntJMultCompEng.v4.i4.20

  • Study on Multi-scale modeling of plasticity by atomic model 査読有り 国際誌

    Saiki, I., Kanke, S., Nakajima, A., Terada, K.

    Structural Engineering/Earthquake Engineering   22 ( 2 )   209s - 217s   2006年01月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    By virtue of the development of metallurgy and the theory of dislocation, one can qualitatively anticipate the mechanical properties of a material from its microstructure. Moreover, not qualitative but quantitative and precise anticipation is more beneficial for efficient development of new materials. In this context, we utilize a multi-scale method with atomic model, which is a particle system that has potential, and discuss the possibility of quantitative anticipation of material properties including plastic deformation through several representative numerical examples.

    DOI: 10.2208/jsceseee.22.209s

    DOI: 10.2208/jsceseee.22.209s

    Kyutacar

    その他リンク: https://www.scopus.com/pages/publications/31444434690

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著書

  • 鋼橋の頑強な防食技術及び合理的な腐食診断と補修技術 査読有り

    岩崎 英治,下里 哲弘,石川 敏之,斉木 功,中村 聖三,佐々木 栄一(共著)

    日本鋼構造協会  2023年11月 

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    担当ページ:58   記述言語:日本語

口頭発表・ポスター発表等

工業所有権

  • 応力影響線の算出方法及び鋼床版の疲労評価方法

    斉木 功,横山 薫,鈴木 俊光,橋本 幹司

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    出願番号:特願2023-119430  出願日:2023年07月21日

    公開番号:特開2025-016269 

    登録番号:特許7473141  登録日:2024年04月15日

講演

  • 弾塑性構成式の時間積分アルゴリズム

    日本計算工学会サマースクール2025  2025年09月  日本計算工学会

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    開催期間: 2025年09月16日 - 2025年09月18日   発表言語:日本語   講演種別:招待講演   開催地:中央大学後楽園キャンパス  

  • DX時代の計算機援用構造力学

    日本橋梁建設協会技術発表会  2024年11月  日本橋梁建設協会

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    開催期間: 2024年11月28日   発表言語:日本語   講演種別:招待講演   開催地:仙台国際センター   国名:日本国  

  • 弾塑性構成式の時間積分アルゴリズム

    日本計算工学会オータムスクール2024  2024年10月  日本計算工学会

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    開催期間: 2024年10月24日 - 2024年10月26日   発表言語:日本語   講演種別:招待講演   開催地:横浜国立大学  

  • 有限要素法の材料非線形性について

    2024年度構造⼯学における有限要素法の基礎と応⽤講習会  2024年10月  土木学会

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    開催期間: 2024年10月10日 - 2024年10月11日   発表言語:日本語   講演種別:招待講演   開催地:土木学会  

学術関係受賞

  • 研究奨励賞

    土木学会東北支部   断面変形梁理論による CFRP 接着補強鋼桁の挙動予測   2024年05月

    平野貴大, 斉木 功

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    受賞国:日本国

科研費獲得実績

  • 有限要素解析に適した新しい影響線解析手法の開発:構造設計の効率化を目指して

    研究課題番号:22K04278  2022年04月 - 2026年03月   基盤研究(C)

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    橋梁のような構造の設計には主として梁理論が用いられている.高性能なコンピュータが利用可能な現代にあっても,有限要素解析が設計に用いられない理由は,設計計算の効率化の面から有限要素解析のメリットを生かせていないためである.特に設計で必要となる影響線は,Muller-Breslauの方法により求めることができるが,これを有限要素解析への適用するためには不連続変形を導入するためにモデルの修正が必要となり,設計計算の効率化の妨げとなっている.そこで本研究では設計計算を効率化する有限要素解析手法の構築を目的とし,有限要素モデルそのものの修正をせずに任意の点の内力の影響線を求める手法を開発する.

寄附金・講座

  • 学術研究助成    2025年07月

  • 学術研究助成    2025年07月

  • 学術研究助成    2025年06月

  • 学術研究助成    2025年05月

  • 学術研究助成    2024年07月

  • 学術研究助成    2024年06月

  • 学術研究助成    2024年06月

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担当経験のある授業科目(学外)

  • 非線形構造解析学

    2020年10月 - 2025年02月   機関名:東北大学

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    科目区分:大学院専門科目  国名:日本国

  • 計算塑性力学

    2020年10月 - 2025年02月   機関名:東北大学

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    科目区分:大学院専門科目  国名:日本国

  • 薄肉構造

    2018年04月 - 2025年08月   機関名:東北大学

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    科目区分:大学院専門科目  国名:日本国

  • 構造解析学及び同演習

    2017年10月 - 2025年02月   機関名:東北大学

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    科目区分:学部専門科目  国名:日本国

  • 橋梁と鋼構造

    2017年10月 - 2025年02月   機関名:東北大学

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    科目区分:学部専門科目  国名:日本国

社会貢献活動(講演会・出前講義等)

  • 東北大学サイエンスキャンパス 橋の強さの仕組み

    役割:講師, 運営参加・支援, 実演

    東北大学  東北大学  2025年08月30日

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    対象: 小学生, 中学生

    種別:その他

    近所にある橋や広瀬川に架かる橋、大きなものではレインボーブリッジや瀬戸内海をまたぐ多くの橋など、橋の存在は私たちの生活を便利にしています。
    改めて橋に目を向けると、その形・デザインは実に様々です。
    この橋のカタチに込められた秘密をシミュレーションと橋の模型を作って確かめてみましょう。