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形状記憶合金を複合した編組構造による知的緩衝

Research Project

Project/Area Number 17760183
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Dynamics/Control
Research InstitutionKyoto Institute of Technology

Principal Investigator

増田 新  Kyoto Institute of Technology, 工芸科学研究科, 准教授 (90252543)

Project Period (FY) 2005 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000)
Fiscal Year 2007: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2006: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2005: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Keywords形状記憶合金 / 緩衡 / 衡撃応答 / 超弾性 / ヒステリシス / 座屈 / 緩衝 / 衝撃応答 / 衝撃吸収 / モデリング
Research Abstract

本研究では,形状記憶合金線を用いた編組体により衝撃荷重を受け止め,緩衝後,自律的に原型状復帰を行うことのできる知的緩衝構造の実現を目指したものである.本年度の成果は以下の通りである.
1準静的領域および高ひずみ速度領域での応力誘起変態の局在性に関する実験を行った.高速ビデオカメラおよびサーモグラフィによって超弾性形状記憶合金ワイヤにおける相界面の伝播を観察し,ひずみ速度と相界面の空間分布の局在性の関係,トレーニングの有無による差異について検討した.未トレーニングの試験片では応力誘起変態の核形成は局所的であり,変態の起点となる核は変態終了までにたかだか数カ所であるに対し,荷重サイクルを繰り返すにつれて形成される核の密度は増加し,トレーニング終了後では変態は見かけ上均一に進行した.以上の傾向は衝撃試験(〜50/s程度のひずみ速度)においても同様であった.以上の知見より,トレーニングされた実用材料の場合,高速引張変形のモデル化において変態の局在性を考慮する必要はないと結論づけられた.
2超弾性形状記憶合金の衝撃引張試験を行い,変態応力がひずみ速度の対数に比例して上昇することを確認した.BrinsonモデルとIkedaモデルのそれぞれに変態応力のひずみ速度依存性を取り入れた拡張モデルを構築し,実験結果と比較した.特にlkedaモデルにおいて,実験との良好な一致を示した.
3Ikedaモデルに基づく拡張モデルを汎用有限要素法コードに組み込み,衝撃応答解析が可能な超弾性形状記憶合金線および編組体の大変形解析プログラムを開発した.1軸引張,4点曲げ,1軸圧縮バネ,および編組体シェル構造について解析を実施し,実験結果との比較検証を行ったところ,単純なモデルにおいてはよい一致を得ることができた.しかし,超弾性形状記憶合金の引張変形と圧縮変形の非対称性のモデル化に課題を残した.

Report

(3 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2008 2007 2006 2005

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (2 results)

  • [Journal Article] A concept of shock absorption mechanisms using buckling phenomena and hysteretic spring elements2008

    • Author(s)
      A., Masuda・Y., Mori・S., Shimabukuro
    • Journal Title

      Journal of System Design and Dynamics Vol.2, No.1

      Pages: 165-176

    • NAID

      130000098874

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 速度依存型プライザッハモデルによる形状記憶合金ばねのモデル化2006

    • Author(s)
      増田 新, 曽根 彰
    • Journal Title

      日本機械学会 Dynamics and Design Conference 2006 CD-ROM論文集 No. 401

      Pages: 1-5

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] プライザッハモデルによる形状記憶合金免震装置のモデル化と地震応答解析2005

    • Author(s)
      増田 新, 長谷川 勝洋, 山下 義隆, 曽根 彰
    • Journal Title

      日本機械学会Dynamics and Design Conference 2005 論文集 No.320(CD-ROM)

      Pages: 1-5

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Presentation] 超弾性形状記憶合金の高速引張変形のモデリング2007

    • Author(s)
      陳 〓生, 増田 新
    • Organizer
      日本機械学会 Dynamics and Design Conference
    • Place of Presentation
      広島大学
    • Year and Date
      2007-09-28
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] A concept of shock absorption mechanisms using buckling phenomena and hysteretic spring elements2007

    • Author(s)
      A., Masuda・Y., Mori・S., Shimabukuro
    • Organizer
      12th Asia-Pacific Vibration Conference
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2007-08-06
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2005-04-01   Modified: 2016-04-21  

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