2026/06/22 更新

写真a

ナガイ アツシ
永井 敦
NAGAI Atsushi
所属
学芸学部 情報科学科 教授
職名
教授

学位

  • 数理科学 ( 1996年3月   東京大学 )

  • 工学 ( 1993年3月   東京大学 )

  • 工学 ( 1991年3月   東京大学 )

研究キーワード

  • 応用可積分系

  • グリーン関数

  • 離散ソボレフ不等式

研究分野

  • 自然科学一般 / 応用数学、統計数学

学歴

  • 東京大学   大学院数理科学研究科   数理科学専攻博士課程

    1993年4月 - 1996年3月

  • 東京大学   大学院工学系研究科   物理工学専攻修士課程

    1991年4月 - 1993年3月

  • 東京大学   工学部   計数工学科

    1987年4月 - 1991年3月

経歴

  • 津田塾大学   学芸学部 情報科学科   教授

    2017年4月 - 現在

  • 日本大学   生産工学部   教授

    2014年4月 - 2017年3月

  • 日本大学   生産工学部   准教授

    2007年4月 - 2014年3月

  • 日本大学   生産工学部   講師

    2003年4月 - 2007年3月

  • 大阪大学   大学院基礎工学研究科情報数理系   助手

    1998年7月 - 2004年3月

委員歴

  • 日本応用数理学会   理事  

    2020年4月 - 2022年3月   

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    団体区分:学協会

  • 日本応用数理学会   JSIAM Letters 編集委員会委員  

    2009年4月 - 2024年3月   

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    団体区分:学協会

 

論文

  • The best constant of discrete Sobolev inequality on 1812 C60 fullerene isomers 査読

    Kametaka Yoshinori, Watanabe Kohtaro, Nagai Atsushi, Takemura Kazuo, Yamagishi Hiroyuki, Sekido Hiroto

    JSIAM Letters   12 ( 0 )   49 - 52   2020年

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    記述言語:英語   出版者・発行元:The Japan Society for Industrial and Applied Mathematics  

    <p> The best constants of discrete Sobolev inequalities corresponding to 1812 isomers of C60 fullerene are found. Classical mechanical models of these isomers with a linear spring on each edge are investigated. The best constants stand for rigidities of these models. We show the best constants of 1812 isomers are distinct rational numbers and among these, Buckyball (or equivalently truncated icosahedron) takes the least. In other words, one can say that the Buckyball is the most rigid among 1812 C60 fullerene isomers. </p>

    DOI: 10.14495/jsiaml.12.49

    CiNii Research

  • Discrete Bernoulli polynomials and the best constant of discrete Sobolev inequality 査読

    A. Nagai, Y. Kametaka, H. Yamagishi, K. Takemura and K. Watanabe

    Funkcialaj Ekvacioj   51   307 - 327   2008年7月

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

  • Best constant of Sobolev inequality in an $n$-dimensional Euclidean space 査読

    Y. Kametaka, K. Watanabe and A. Nagai

    Proceedings of Japan Academy Ser. A   81   57 - 60   2005年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Proof of solitonical natures of box and ball systems by means of inverse ultra-discretization 査読

    T. Tokihiro, A. Nagai and J. Satsuma

    Inverse Problems   15   1639 - 1662   1999年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • The best constants of two types of discrete $\ell^p$ Sobolev inequalities on a complete graph 査読

    Hiroyuki Yamagishi , Kohtaro Watanabe , Atsushi Nagai

    Hiroshima Mathematical Journal   56 ( 1 )   15 - 33   2026年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: https://doi.org/10.32917/h2023020

  • Strict positivity and explicit integral representation of Green’s function for high-order clamped boundary value problems 査読

    Kazuo Takemura , Atsushi Nagai , Hiroto Sekido

    Boundary Value Problems   2025 ( 135 )   2025年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: https://doi.org/10.1186/s13661-025-02132-5

  • The best constant of discrete Sobolev inequalities corresponding to braced grids : deformability and rigidity (Various aspects of integrable systems) 査読

    NAGAI Atsushi, KANO Akari, KIKUCHI Maho, UEHARA Rikako

    RIMS Kokyuroku Bessatsu   B91   37 - 44   2023年2月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語  

    Discrete Sobolev inequalities corresponding to planar graphs of braced grids are obtained. The best constants of the inequalities are found explicitly, together with their application to the deformability and rigidity of grids.

    CiNii Research

  • Positivity and Hierarchical Structure of four Green Functions Corresponding to a Bending Problem of a Beam on a half line 査読

    Kametaka Yoshinori , Watanabe Kohtaro , Nagai Atsushi , Takemura Kazuo , Yamagishi Hiroyuki

    Mathematical Journal of Okayama University   65 ( 1 )   145 - 173   2023年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.18926/mjou/64006

  • The best constant of discrete Sobolev inequality corresponding to a discrete bending problem of a string 査読

    Hiroyuki Yamagishi and Atsushi Nagai

    Saitama Mathematical Journal   34   19 - 46   2022年2月

  • A Hierarchical Structure for the Sharp Constants of Discrete Sobolev Inequalities on a Weighted Complete Graph (jointly worked) 査読

    Kazuo Takemura, Yoshinori Kametaka and Atsushi Nagai

    Symmetry   2018 ( 10 )   1 - 13   2017年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Two types of discrete Sobolev inequalities on a weighted Toeplitz graph 査読

    K. Takemura, A. Nagai and Y. Kametaka

    Linear Algebra and its Applications   507   344 - 355   2016年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • The Best Constant of Discrete Sobolev Inequality on the C60 Fullerene Buckyball 査読

    Y. Kametaka, A. Nagai, H. Yamagishi, K. Takemura, and K. Watanabe

    Journal of the Physical Society of Japan   84   2015年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • A direct approach to the ultradiscrete KdV equation with negative and non-integer site values 査読

    C R Gilson, J J C Nimmo and A. Nagai

    J. Phys. A: Math. Theor.   48   2015年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Sobolev inequality of free boundary value problem for $(-1)^M (d/dx)^{2M}$ 査読

    K. Takemura, A. Nagai, Y. Kametaka, K. Watanabe and H. Yamagishi

    Journal of Inequalities and Applications   2015年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • 切頂正4,6,8面体上の離散ソボレフ不等式の最良定数 査読

    亀高 惟倫, 永井 敦

    日本応用数理学会論文誌   25   2015年

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  • The best estimation corresponding to continuous model of Thomson cable 査読

    H. Yamagishi, Y. Kametaka, A. Nagai, K. Watanabe and K. Takemura

    JSIAM Letters   5   53 - 56   2013年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • The Best Constant of Three Kinds of Discrete Sobolev Inequalities on Regular Polyhedron 査読

    H. Yamagishi, Y. Kametaka, K. Watanabe and A. Nagai

    Tokyo J. Math.   36   253 - 268   2013年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Positivity and hierarchical structure of 16 Green functions corresponding to a bending problem of a beam 査読

    Y. Kametaka, K. Takemura, H. Yamagishi, and A. Nagai

    Saitama Math. J.   29   1 - 24   2013年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Complete low-cut filter and the best constant of Sobolev inequality 査読

    H. Yamagishi, Y. Kametaka, A. Nagai, K. Watanabe and K. Takemura

    JSIAM Lettters   5   33 - 36   2013年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Lyapunov-type inequalities for $2M$-th order equations under clamped-free boundary conditions 査読

    K. Watanabe, K. Takemura, Y. Kametaka, A. Nagai and H. Yamagishi

    Journal of Inequalities and Applications   2012年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Sobolev type inequalities of time-periodic boundary value problems for Heaviside and Thomson cables 査読

    K. Takemura, Y. Kametaka, K. Watanabe, A. Nagai and H. Yamagishi

    Boundary Value Problems   2012年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Elliptic theta function and the best constants of Sobolev-type inequalities 査読

    H. Yamagishi, Y. Kametaka, A. Nagai, K. Watanabe and K. Takemura

    JSIAM Letters   4   1 - 4   2012年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • The best constant of Sobolev inequality corresponding to clamped boundary value problem 査読

    K. Watanabe, Y. Kametaka, H. Yamagishi, A. Nagai and K. Takemura

    Boundary Value Problems   2011年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • The best constant of Sobolev inequality corresponding to a bending problem of a beam on an interval 査読

    Y. Kametaka, A. Nagai, K. Watanabe, K. Takemura and H. Yamagishi

    Tsukuba Journal of Mathematics   33   253 - 280   2009年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • The best constant of discrete Sobolev inequality 招待 査読

    A. Nagai, Y. Kametaka and K. Watanabe

    Journal of Physics A   42   2009年10月

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

  • The best constant of Sobolev inequality corresponding to antiperiodic boundary value problem for $(-1)^M(d/dx)^{2M}$ 査読

    H. Yamagishi, Y. Kametaka and A. Nagai

    Journal of Nonlinear and Convex Analysis   10   103 - 116   2009年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • The best constant of Sobolev inequality which corresponds to Schr\"odinger operator with Dirac delta potential 査読

    Y. Kametaka, H. Yamagishi, K. Watanabe, A. Nagai, K. Takemura and M. Arai

    Scienticae Mathematicae Japonicae   69   211 - 225   2008年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • The best constant of Sobolev inequality corresponding to Dirichlet boundary value problem for $(-1)^M(d/dx)^{2M}$ 査読

    Y. Kametaka, H. Yamagishi, K. Watanabe, A. Nagai and K. Takemura

    Scientiae Mathematicae Japonicae   68   299 - 311   2008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)  

  • リーマンゼータ関数と3系列 のソボレフ不等式の最良定数 査読

    亀高惟倫,山岸弘幸,渡辺宏太郎,永井敦,武村一雄

    日本応用数理学会論文誌   18   29 - 40   2008年3月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • $(-1)^M(d/dx)^{2M}$に対する両端自由端条件境界値問題と 対応するソボレフ不等式の最良定数 査読

    武村一雄,永井敦,亀高惟倫,渡辺宏太郎,山岸弘幸

    日本応用数理学会論文誌   18   41 - 64   2008年3月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • The best constants of Sobolev inequalities on a bounded interval 査読

    K. Watanabe, Y. Kametaka, A. Nagai, K. Takemura and H. Yamagishi

    Journal of Mathematical Analysis and its Applications   340   699 - 706   2008年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Heaviside cable, Thomson cable and the best constant of a Sobolev-type inequality 査読

    Y. Kametaka, K. Takemura, H. Yamagishi, A. Nagai and K. Watanabe

    Scientiae Mathematicae Japonicae   e-2007   739 - 755   2007年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Solutions to Some Fractional Differential Equations and Their Integrable Discretizations 査読

    Atsushi Nagai and Yoshinori Kametaka

    Journal of the Physical Society of Japan   76   2007年9月

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

  • The best constant of $L^p$ Sobolev inequality corresponding to periodic boundary value problem for $(-1)^M(d/dx)^{2M}$ 査読

    Y. Kametaka, Y. Oshime, K. Watanabe, H. Yamagishi, A. Nagai and K. Takemura

    Scientiae Mathematicae Japonicae   e-2007   269 - 281   2007年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • The best constant of Sobolev inequality which corresponds to a bending problem of a string with periodic boundary condition 査読

    Y. Kametaka, K. Watanabe, A. Nagai, H. Yamagishi and K. Takemura

    Scientiae Mathematicae Japonicae   e-2007   283 - 300   2007年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Riemann zeta function, Bernoulli polynomials and the best constant of Sobolev inequality 査読

    Y. Kametaka, H. Yamagishi, K. Watanabe, A. Nagai and K. Takemura

    Scientiae Mathematicae Japonicae   e-2007   63 - 89   2007年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Best constant of Sobolev inequality in an $n$-dimensional Euclidean space 査読

    Y. Kametaka, K. Watanabe , A. Nagai and S. Pyatkov

    Scientiae Mathematicae Japonicae   61   15 - 23   2004年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Dependency of Green functions on an interval length to 2-point boundary value problems for bending of a beam 査読

    K. Takemura, Y. Kametaka and A. Nagai

    Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics   21   237 - 258   2004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)  

  • On a certain fractional $q$-difference and $q$-Mittag-Leffler function 招待 査読

    A. Nagai

    Journal of Nonlinear Mathematical Physics Supplement   10   133 - 142   2003年12月

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

  • An Integrable Mapping with Fractional Difference 査読

    A. Nagai

    Journal of the Physical Society of Japan   72   2181 - 2183   2003年9月

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

  • Conserved quantities of box and ball systems 査読

    A. Nagai, T. Tokihiro and J. Satsuma

    Glasgow Mathematical Journal   43A   91 - 98   2001年7月

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

  • Positivity and hierarchical structure of Green's functions of 2-point boundary value problems for bending of a beam 査読

    Y. Kametaka, K. Takemura, Y. Suzuki and A. Nagai

    Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics   21   543 - 566   2001年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Soliton cellular automaton, Toda molecule equation and sorting algorithm 査読

    A. Nagai, D. Takahashi and T. Tokihiro

    Physics Letters A   255   265 - 271   1999年5月

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

  • The Toda molecule equation and the $\varepsilon$-algorithm 査読

    A. Nagai, T. Tokihiro, and J. Satsuma

    Mathematics of Computation   67   1565 - 1575   1998年10月

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

  • Ultra-discrete Toda molecule equation 査読

    A. Nagai, T. Tokihiro and J. Satsuma

    Physics Letters A   244   383 - 388   1998年7月

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

  • Two-dimensional soliton cellular automaton of deautonomized Toda-type 査読

    A. Nagai, T. Tokihiro, J. Satsuma, R. Willox and K. Kajiwara

    Physics Letters A   234   301 - 309   1997年9月

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

  • Discrete soliton equations and convergence acceleration algorithms 査読

    Atsushi Nagai and Junkichi Satsuma

    Physics Letters A   209   305 - 309   1995年12月

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

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書籍等出版物

  • グリーン関数 = Green function

    亀高 惟倫 , 永井 敦, 山岸 弘幸

    裳華房  2022年  ( ISBN:9784785315979

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    記述言語:日本語

    CiNii Research

  • 応用数理ハンドブック

    薩摩順吉他( 担当: 共著 ,  範囲: 第I編「アルゴリズムと可積分系」(pp.30--31))

    朝倉書店  2013年10月 

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    記述言語:日本語 著書種別:事典・辞書

  • 工学基礎 微分積分

    及川正行,永井敦,矢嶋徹( 担当: 共著)

    サイエンス社  2009年11月 

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    記述言語:日本語 著書種別:教科書・概説・概論

  • 理工系の数理 線形代数

    永井敏隆,永井敦( 担当: 共著)

    裳華房  2008年11月 

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    記述言語:日本語 著書種別:学術書

  • 工学基礎 微分方程式

    及川正行,永井敦,矢嶋徹( 担当: 共著)

    サイエンス社  2006年10月 

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    記述言語:日本語 著書種別:教科書・概説・概論

  • The Direct Method in Soliton Theory

    Ryogo Hirota 他( 担当: 共訳)

    Cambridge University Press  2004年1月 

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    記述言語:英語 著書種別:学術書

  • 可積分系の応用数理

    中村佳正他( 担当: 共著 ,  範囲: 第6章「離散可積分系と数列の加速法」)

    裳華房  2000年6月 

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    記述言語:日本語 著書種別:学術書

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受賞

共同研究・競争的資金等の研究

  • 光学的測定技術を用いた座屈発生メカニズムの初期変形過程解明における新たな挑戦

    研究課題/領域番号:24K21638  2024年06月 - 2027年03月

    科学研究費助成事業  挑戦的研究(萌芽)

    新井 泰彦, 石川 敏之, 前 泰志, 永井 敦

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    配分額:6240000円 ( 直接経費:4800000円 、 間接経費:1440000円 )

    座屈は、橋梁のような細長い部材で構成された構造物にとって小さな力で破壊をもたらす危険な現象である。発生過程においては、nmオーダーから急速に変形をmmオーダーへと拡大するとともに、面内・面外変形が同時に発生するために、実測が困難な現象である。古くから理論的解析がなされている。本研究では、実測値に基づく議論が十分になされていなかった座屈の発生初期過程を解析することが可能な実験的解析技術を提案する。さらに、この技術を広く工学分野に公開することで、我が国に座屈研究の拠点を築き、高度成長期に製作されたインフラに生じる座屈の評価・回避を目指すことで、安全・安心な社会インフラの維持を目指している。
    座屈現象は、細長い柱のような構造物の軸芯方向に平行に荷重が負荷された場合、その構造物の素材の材料特性(降伏点のような特性)よりも小さな応力で、構造物が破壊される極めて危険な現象である。座屈研究の歴史は長く、1700年代から行われ、Euler座屈などとして現在においても、その解析技術は用いられている。ところが、多くの研究成果が報告されているにもかかわらず、今なお、工事現場では、座屈による事故が発生し、時には死亡事故さえ伴う危険な破壊現象として座屈は捉えられている。
    このような事態をもたらす根本的な原因は、座屈現象の最も重要な点と考えられる、座屈発生時の初期過程が明確に解明されていないからではないかと考えられる。「どのような現象が座屈を発生される端緒となっているのか」、「どのようにその端緒が破壊へと進行していくのか」等の具体的な破壊過程を明確に捉え切れていないところにあるものと考えられる。しかし、座屈現象の初期過程の解明には、座屈現象が非常に微小な変形に始まり、急速に変形量を拡大し、破壊につながる大きなダイナミックレンジの変形計測を行わなければならない問題があり、計測が困難であるという課題がある。さらに、対象となる構造物の材料特性が弾性域から塑性域へと短い時間で材料特性を変化させ、破断につながる現象であるために、多くの研究が数式モデル、あるいは、コンピュータ解析により実施され、実験的な考察のもとに実現象をとらえ切れていない問題によるものと考えられる。
    本研究では、計測が困難な実現象をとらえるための光学系を構築するために、現在、光学実験を行うにあたり必要な測定パラメータ設定の条件を簡易実験装置を用いて検討している。測定条件に関する成果の一部を論文として取りまとめ、投稿しており、現在査読中である。
    本研究では、5nm程度の測定分解能を持つスペックル干渉計測技術を用いた座屈計測を円滑に行うために、レーザー変位計とロードセル並びに高速度カメラを用いた簡易座屈観測装置を作製し、それを用いることで各種物理量の測定条件を検討し、スペックル干渉計測光学系構築のための測定パラメータ設定の条件を現在までに以下に示すように取りまとめることができている。
    1)座屈は動的現象であり、制御工学で一般に行われている応答試験を模擬した、インパルス入力、ステップ入力、ランプ入力を用いた検討の結果、梁に負荷される荷重の時間的な特性(インパルス、ステップ、ランプ)により、座屈発生過程が異なることが分かった。スペックル干渉計測技術を基にした座屈解析においても、これらの入力を用いた特性の検討は有効なものであることを示した。
    2)梁のたわみ測定は、実験結果に基づき、最小読み取り1μmのレーザー変位計で行うことができるものと考えられることから、スペックル干渉計に基づく三次元計測の光の進行方向については、特段高い分解能を実現させる新たな測定技術は必要ではなく、通常のスペックル干渉計の測定分解能(波長の10分の一程度)で実施できることを明らかにした。
    3)荷重計測のためのセンサは最大10Nの観測が可能な精密ロードセルを用いることで解析は可能であることが分かった。ただし、ここで用いたように、ロードセルの周波数帯域は、100kHz程度の帯域が必要であることも分かった。
    また、測定パラメータの条件の検討過程で座屈現象における座屈荷重に関する新たな知見を得ることができている。
    以上の成果を論文として取りまとめている。
    一年目の研究成果として、5nm程度の分解能を持つスペックル干渉計測光学系の測定パラメータの条件をおおよそ確定させることができた。現在、簡易座屈観測装置を用いて、本研究に付随する研究テーマであるエンタシスの柱についての検討を行っている。
    古代ギリシャ神殿のみならず、日本の古い寺院(法隆寺)においても見ることのできる建築様式であるエンタシスの柱としての強度における得失を、梁の座屈に関する二次元モデルを仮定することで、座屈解析における座屈強度をパラメータとする実験結果をもとにした検討を行っている。現在までの結果として、座屈の二次元モデルを用いたエンタシス構造の柱の解析において、工学的に柱強度としての特徴的な特性は認められなかった。しかし、エンタシスの二次元モデルの解析過程において、次のように、従来の梁の座屈解析における課題が改めて確認されている。
    1)動的な座屈現象は動的現象として解析する必要がある。2)座屈解析では梁のたわみ曲線の二次成分などの高次成分を個別に解析するのではなく、高次成分も一括して総合的に扱う必要がある。3)梁の座屈による破壊過程では、梁の機械的な特性が時々刻々変化することを踏まえた解析が必要である。4)梁の保守・管理、座屈への対応を厳密に行うためには、実験データに基づいた対応をしなければならないことを改めて確認した。
    以上の成果をもとにして、新たな論文を現在取りまとめようとしている。
    今後、高分解能スペックル干渉計を構築し、座屈の発生初期過程を詳細に解析することで、座屈発生メカニズムを明確に捉えることを目指している。

  • 再生核を用いたソボレフ不等式の最良評価と理工学への応用研究

    研究課題/領域番号:23K03239  2023年04月 - 2028年03月

    科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    武村 一雄, 關戸 啓人, 永井 敦

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    配分額:4680000円 ( 直接経費:3600000円 、 間接経費:1080000円 )

    本研究は基礎研究と応用研究の2つの柱から構成される。基礎研究は「広いクラスのソボレフ不等式の最良定数・関数とその離散化に関する研究」であり,応用研究は「理工学の様々な分野に登場する境界値問題からソボレフ不等式・離散ソボレフ不等式を導出し,理工学の諸問題に対する数学的基盤の確立とその応用研究」である。特に応用研究に該当する柱では,有限グラフ上の離散ソボレフ不等式研究を深化させ,化学,電気回路理論,材料力学などの幅広い分野に新たな視点を加えることにより,理学と工学の融合による応用研究から社会的意義のある新たな価値の創造を目指す。

  • 離散ソボレフ不等式の応用数理

    研究課題/領域番号:22K03360  2022年04月 - 2027年03月

    科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    永井 敦

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    配分額:4030000円 ( 直接経費:3100000円 、 間接経費:930000円 )

    離散ソボレフ不等式に関する数理研究および応用研究を行う。
    数理研究については、ソボレフ不等式の最良定数を求める一連の手順をグラフ(V,E)上で展開する。Aをグラフに対応する離散ラプラシアンとして、Aの一般化逆行列Gを求める。Gはグリーン関数の離散化と見なせる。行列Gの再生核構造を調べて離散ソボレフ不等式の最良評価を行う。
    応用研究については、離散ソボレフ不等式の最良定数はグラフの硬さを表す一つの指標と考えられる。離散ソボレフ不等式は材料力学、建築工学、電気工学の数学的基盤を与えることが期待される。理工学の分野に新しい視点を加え、応用を試みる。

  • 離散ソボレフ不等式研究の新展開 - 数理工学への応用

    研究課題/領域番号:18K03347  2018年04月 - 2022年03月

    科学研究費補助金  基盤研究(C)

    永井 敦、亀高 惟倫

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    配分額:4030000円 ( 直接経費:3100000円 、 間接経費:930000円 )

    現在過去20年にわたるグリーン関数とソボレフ不等式研究の成果を研究分担者の亀高惟倫大阪大学基礎工学部名誉教授と山岸弘幸東京産業技術高等専門学校准教授と共に1冊の書籍として現在執筆中である。2018年度はこれまでの研究をまとめるのみならず,そこから新たな問題を発見、解決した.特に糸の撓み問題(2階常微分方程式)と棒の撓み問題(4階常微分方程式)の境界値問題からスタートして、境界値問題のグリーン関数の計算、グリーン関数の再生核としての構造究明、そして再生等式からソボレフ不等式の導出、グリーン関数を詳細に調べることによる最良定数と最良関数、言い換えるとソボレフ不等式の等号成立条件の解明を行ってきた.またこの流れを差分方程式に適用することによる離散ソボレフ不等式の導出とその最良定数、最良ベクトルの計算を行った.さらに多変数化、つまり偏微分方程式の境界値問題についてもグリーン関数を求めてその詳細な性質を調べた.
    並行して、差分方程式の可積分性とカオス性についても研究を行なった。人口のモデルとして有名なロジスティック方程式には2通りの有名な差分化がある。1つはロジスティック写像と呼ばれるカオス写像、もう1つは森下差分と呼ばれる微分方程式の解を保存する可積分差分力学系である。これらの2つの差分方程式を1つのパラメータでつないだ新しい差分方程式を提案してパラメータの値を0から1まで変化させることによって、方程式の時間発展を調べた。時間発展のグラフ、パラメータを変化させて得られる分岐図、リャプノフ指数の計算を行なって安定性解析を行なった。その結果ロジスティック写像と非常に類似した分岐図が現われることがわかった。
    グリーン関数とソボレフ不等式の研究成果を本の形にまとめるにあたって、予想以上に時間がかかっている。しかしこれは新しい未解決問題が生じたためであり研究遂行に遅れを生じさせるものではない。特に離散ソボレフ不等式研究においてC60とその異性体についての研究をまとめるにあたって、異性体の特徴付け、ネーミングなどの問題が山積している。研究分担者との連絡をより密に取って研究を進めて行きたいと考えている。その中でもC60の研究については、新しい立体の発見、頂点数が少ないまたは多い場合における離散ソボレフ不等式導出など一般化については新たな発見が多く論文にまとめたいと思っている。
    一方で離散力学系の研究については、思いかけず本研究開始当初は想定していなかった新しい結果が得られた。具体的にはカオス写像と可積分系写像を1パラメータでつないだ差分力学系に非常に興味深い性質があることがわかった。学会発表や論文の形でまとめたいと考えている。
    (1)可積分性とカオス性の同居する差分方程式の研究
    カオス写像と可積分写像を1パラメータで結ぶ離散力学系に関する結果は現在1編の論文としてまとめており、2019年6月にイギリス・グラスゴーで開催予定の国際会議ISLAND5で発表を予定している。さらにカオス性と可積分性が同居するパラメータ付きの差分方程式はさまざまなものが知られており、数値計算や数式処理を駆使しながらこれらの方程式について詳細に調べる。
    (2)グリーン関数の研究の深化
    並行してグリーン関数についての専門書の執筆をさらに進める。単にまとめるだけではなく、特に離散ソボレフ不等式関係や偏微分方程式については証明が詰められていない部分もところどころ残っている。それらを一つ一つ丁寧に証明するとともに必要に応じて論文の形にまとめ、数学会や応用数理学会などの学会で発表したい。
    (2)のグリーン関数については研究分担者の大阪大学亀高惟倫名誉教授と京都や東京で年2回程度、東京産業技術高専山岸弘幸准教授と年8回程度以上会って研究を遂行する。

研究活動を目的とした海外渡航

  • 2019(年度)、 英国 、1ヶ月未満 、科学研究費補助金

  • 2010(年度)、 英国 、1ヶ月以上 、大学(日本大学)

 

担当経験のある授業科目

  • 数学1B

    2007年9月
    -
    2017年3月
    機関名:東京大学

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    科目区分:学部専門科目 

教育活動に関する受賞

  • 優良教育賞

    2023年   津田塾大学  

  • 教育貢献賞

    2015年   日本大学生産工学部  

  • 教育貢献賞

    2011年   日本大学生産工学部  

 

学術貢献活動

  • 可積分系研究の新展開一連続・離散・超離散(京大数理解析研究所) 国際学術貢献

    役割:企画立案・運営等

    永井 敦  2002年7月31日 - 2002年8月2日

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    種別:学会・研究会等 

  • 非線形波動から可積分系へ online

    役割:企画立案・運営等

    永井 敦,中屋敷厚  2020年11月7日 - 2020年11月8日

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    種別:学会・研究会等 

  • 非線形波動研究の多様性(九州大学応用力学研究所)

    役割:企画立案・運営等

    永井 敦  2019年10月31日 - 2019年11月2日

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    種別:学会・研究会等