1996 Fiscal Year Annual Research Report
一体化したスマート複合材料/構造の設計と製作に関する研究
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07650110
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| Research Institution | OSAKA CITY UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
福田 武人 大阪市立大学, 工学部, 教授 (40047155)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高輪 武志 摂南大学, 工学部, 教授 (60236370)
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| Keywords | 光ファイバセンサ / ピエゾセラミックス / ER流体 / スマートCFRP積層板 / 一体化 / 振動制御 / ハイブリッド効果 |
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| Research Abstract |
センサとして光ファイバー,アクチュエータとしてセラミックピエゾ素子に加えて,ER流体(Electro-rheological fluids)を一体化し,アクティブ振動制御を目的としたスマートCFRP複合材料はりの設計と製作を行なった.まず,センサとしては,オンラインモニタリング可能な一体化システムを構築するため最適なマイケルソン干渉計型光ファイバひずみセンサのディジタル処理手法を確立した.この場合プロセッサとして,従来から用いているマイコンの処理能力を大幅にアップさせて活用した.つぎにアクチュエータとしてER流体をシリコンシーラントで封入したCFRP積層板に,さらにピエゾセラミックスを絶縁のためカプトンフィルムを介して接着してハイブリッドスマートCFRPはりを設計し製作した.
振動実験と数値計算の結果,つぎのようなことが明らかになった.まずER流体に印加する電界の波形および周波数の影響に関して(1)ER効果の制御には,印加電界は正弦波よりも矩形波の方がより効果的である.(2)共振状態にあるCFRP複合材はりは,複合材はりの一次固有振動数に近い振動数の電界をER流体に印加するとうなり現象が生ずる.(3)複合材はりの一次固有振動数以下の振動数の電界をER流体に印加するとき重畳波形が観測された.(4)複合材はりの一次固有振動数以上の振動数の電界をER流体に印加するとき,その周波数が上昇すると次第に振動抑制効果が減少する.続いて2つのアクチュエータのハイブリッド効果に関しては(5)それぞれ単体で使用する場合よりもより高い振動減衰特性が得られることを示した.(6)ピエゾ素子の励振力が大きすぎると発散する現象が起こる.(7)数値解析結果と実験結果の比較検討より,ピエゾ素子の励振力が振幅に依存することが分かった.
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[Publications] Takehito Fukuda: "Robust Vibration Control of Fiber Composite Beams with Embedded Piezoceramic Actuators" Proc. Fifth Int'l Conf. on Adaptive Structures. 523-532 (1995)
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[Publications] Takehito Fukuda: "Use of Electro-Rheological Fluids for Damping Control of CFRP Beams" Proc. Tenth International Conference on Composite Materials. V. 331-336 (1995)
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[Publications] Takehito Fukuda: "Vibration Measurement of Fber Composite Beam Using Interferometric Michelson Fiber Optic Sensor with Digital Processing" Proc. Tenth International Conference on Composite. V. 339-346 (1995)
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[Publications] Takeshi Takawa: "Flexurao-Torsion Vibration Control of FIber Composite Cantilevered Beam by Using Piezo-Actuators" Proc. Tenth International Conference on Composite Materials,. V. 523-532 (1995)
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[Publications] 福田武人: "複合材はりのスマート化に関する研究-セラミックスピエゾ素子による曲げモードの最適振動制御" 材料. 44・505. 1255-1260 (1995)
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[Publications] Takehito Fukuda: "Damping Control of a CFRP Cantileered Beam with Electro-Rheological Fluids Actuator" Proc. of the 3rd International Conference on Intelligent Materials. 331-336 (1996)
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[Publications] Takeshi Takawa: "Robust Vibration Control of Fiber Composite Beam by Using Embedded Piezoceramic Actuators" Proc. of International Conference on Advanced Materials. 339-344 (1996)
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[Publications] Nobuo Oshima: "Effects of Waveform and Frequency of Electric Fields on Vibration Responses of an Electro-Rheological Fluids Based cfrp Cantilevered Beam" Memoirs of Faculty of Engineering, Osaka City University. 37. 1-7 (1996)
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[Publications] Takehito Fukuda: "Vibration Control of a CFRP Composite Beam with Piezoelectric Ceramics and Electro-Rheological Fluids Actuators" Proc. of 1st US-Japan Workshop on Smart Materials and Structures (in Press).
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[Publications] Takeshi Takawa: "Flexural-Torsion Coupling Vibration Control of Fiber Composite Cantilevered Beam by Using Piezo-Ceramic Actuators" J. Smart Materials and Structures. (in press).
