1998 Fiscal Year Annual Research Report
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08455049
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| Research Institution | TOHOKU UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
進藤 裕英 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90111252)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀口 勝三 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30219224)
上田 整 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (10176589)
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| Keywords | 弾性論 / 電磁破壊力学 / 数理解析 / 有限要素解析 / 材料試験 / 導電性・磁性材料 / 圧電セラミックス / 破壊靱性 |
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| Research Abstract |
本研究は、電磁力応用機器の設計及び信頼性・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・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。本年度も、昨年度までの検討結果に引き続き、解析モデル及び実験方法の妥当性を考察し、問題点をまとめ、新たな解析及び実験を行った。また、正しい電磁破壊力学パラメータを求め、電磁破壊靭性試験について詳細に検討し、電磁破壊靭性評価に関する基礎的研究を行った。得られた成果を要約すると以下の通りである。
1. 貫通き裂を有する導電性・磁性材料平板の動的磁気弾性挙動を理論解析し、動的曲げモーメント拡大係数に及ぼす磁場の影響を解明した。
2. 近接する2枚の磁性材料平板の曲げ試験を行い、変形挙動に及ぼす磁場の影響を明らかにした。また、強磁場下における磁性材料の双片持ちはり試験を行い、応力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関する基礎的研究を実施し、検討を加えた。
4. き裂を有する圧電セラミックスの電気弾性解析(応力拡大係数、エネルギー解放率、疲労き裂成長速度)を行い、電気破壊力学的挙動を解明した。また、圧電セラミックスの電気破壊力学解析を行う上で重要な、き裂面の電気的境界条件式についても考察を加えた。さらに、表面電極を有する圧電セラミックスの電極端近傍における電気弾性挙動を解析し、解明した。
5. 圧電セラミックスの圧子圧入試験を行い、破壊挙動に及ぼす電場、分極及びビッカース荷重の影響を明らかにした。また、圧子圧入法による電気破壊靭性試験の有限要素解析を行い、応力拡大係数に及ほす電場、分極及びき裂面に作用する集中荷重の影響を解明し、電気破壊靭性評価に関する理論的検討を加えた。さらに圧電セラミックスの予き裂導入破壊試験を行い、圧子圧入法による電気破壊靭性評価式を提案した。
6. 電磁場と力学場の相互干渉を考慮した電磁材料力学・破壊力学に関する数値シミュレーションを実施し、電磁破壊力学的評価を行う上で有益な結果を得た。
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Research Products
(6 results)
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[Publications] Y.Shindo: "The Scattering of Oblique Flexural Waves of a Cracked Conducting Plate in a Uniform Magnetic Field" Acta Mechanica. 128-1/2. 15-27 (1998)
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[Publications] Y.Shindo: "Electroelastic Analysis of Piezoelectric Ceramics with Surface Electrodes" International Journal of Engineering Science. 36-9. 1001-1009 (1998)
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[Publications] Y.Shindo: "Scattering of Flexural Waves by a Through Crack in a Soft Ferromagnetic Plate in a Uniform Magnetic Field" Theoretical and Applied Mechanics. 47. 135-146 (1998)
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[Publications] Y.Shindo: "Magneto-Elastic Analysis of a Soft Ferromagnetic Plate with a Through Crack under Bending" International Journal of Engineering Science(in press).
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[Publications] Y.Shindo: "Impact Response of a Finite Crack in an Orthotropic Piezoelectric Ceramic" Acta Mechanica. (in press).
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[Publications] Y.Shindo: "Dynamic Singular Moments in a Perfectly Conducting Mindlin Plate with a Through Crack under a Magnetic Field" ASME Journal of Applied Mechanics. (in press).
