電磁力応用機器材料システムの電磁破壊力学的研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08455049
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 進藤 裕英 東北大学, 工学部, 教授 (90111252)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 堀口 勝三 東北大学, 工学部, 助手 (30219224) ; 上田 整 東北大学, 工学部, 助教授 (10176589)
• Keywords: 弾性論 / 電磁弾性相互干渉 / 電磁破壊力学 / 電磁材料 / 圧電積層材料 / 強電磁場 / 超伝導応用機器 / 電子・電気機械デバイス

Research Abstract

本研究は、電磁力応用機器の設計及び安全性評価に資することを目的に、電磁材料システムの破壊および変形挙動に及ぼす電磁場の影響解明に関する理論的・実験的研究を行ったものである。得られた成果を要約すると以下の通りである。
1.一様磁場内における貫通き裂を有する導電性平板および軟磁性平板の磁気たわみ波散乱問題を取り上げ、き裂の動的磁気弾性挙動を理論的に解明した。
2.磁場内におけるフェライト系ステンレス鋼平板の曲げ実験を行い、変形挙動に及ぼす磁場の影響を解明した。また、実験に対応する磁気弾性解析を行い、理論解析結果と実験結果を比較して理論の妥当性を検証した。さらに、き裂材の曲げ実験を行い、モーメント拡大係数に及ぼす磁場の影響を明らかにした。
3.超伝導マグネット用構造材料母材及び溶接材の極低温・強磁場下における破壊・変形実験及び数値シミュレーションに着手し、一部興味ある結果を得ている。
4.縦せん断下におけるき裂を有する圧電セラミックス帯板の静的・動的電気弾性解析を行い、応力拡大係数及びエネルギー解放率に及ぼす電場、波動場の影響を解明した。また、貫通き裂を有する対称圧電積層板の静的・動的電気弾性解析を行い、モーメント拡大係数に及ぼす電場の影響を解明した。
5.圧電積層板の曲げに関する実験・有限要素解析及び電気弾性解析を行い、電気弾性相互干渉に関して考察した。また、圧電セラミックスの圧子圧入試験及び圧電積層板の動的・熱的負荷による破壊・変形実験に関しては、試験治具を製作し、一部実験を開始した。
6.電場内における二次元き裂を有する誘電体の調和電気弾性波散乱問題を取り上げ、き裂の動的電気弾性挙動を理論的に解明した。
7.電磁場と力学場の相互干渉を考慮した電磁材料力学・破壊力学に関する基礎理論を検討し、数理解析法開発に着手した。

Research Products

• [Publications] Y. Shindo: "Electroelastic intensification near anti-plane shear crack in orthotropic piezoelectric ceramic strip" Theoretical and Applied Fracture Mechanics. 25. 65-71 (1996)
• [Publications] Y. Shindo: "Dynamic stress intensity factor of a cracked dielectric medium in a uniform electric field" Acta Mechanic. 117. 1-10 (1996)
• [Publications] 池田 雅俊: "圧電セラミックス平板の曲げ試験と電気弾性解析" 第8回「電磁力関連のダイナミッククス」シンポジウム講演論文集. 95-252. 47-52 (1996)
• [Publications] 進藤 裕英: "材料システムの電磁弾性相互干渉" 第8回「電磁力関連のダイナミッククス」シンポジウム講演論文集. 95-252. 203-208 (1996)
• [Publications] 堀口 勝三: "磁場内におけるフェライト系ステンレス鋼平板の曲げ試験と磁気弾性解析" 第8回「電磁力関連のダイナミッククス」シンポジウム講演論文集. 95-252. 221-226 (1996)
• [Publications] 進藤 裕英: "貫通き裂を有する対称圧電積層板のたわみ波散乱" 日本機会学会東北支部八戸地方講演会講演論文集. 961-2. 14-16 (1996)