圧電材料からなる知的傾斜機能材料/複合材料の三次元非定常圧電熱弾性解析と最適設計

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650096
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 大多尾 義弘 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (10275274)
• Keywords: 圧電熱弾性 / 圧電材料 / 知的材料 / 傾斜機能材料 / 複合材料 / 三次元問題 / 非定常 / 最適設計

Research Abstract

1.傾斜概能材料および異方性積層材料の非定常熱弾性解析
(1)円周方向に非一様加熱を受ける傾斜機能円筒パネルの平面変形問題に対して,仮想的な層の厚さが局率半径に比べて小さい場合の近似解を導出し,厳密解との比較により、その有効性を検討した。
(2)非一様加熱を受けるアングルプライ積層帯板およびアングルプライ積層円筒パネルの平面変形問題に対して,厳密解を導出し,数値計算を行った。
2.圧電材料単体の非定常圧電熱弾性解析
円周方向に非一様加熱を受ける圧電円筒パネルの平面ひずみ問題に対して,厳密解を導出し,数値計算を行った。
3.傾斜機能材料あるいは異方性積層材料と圧電材料を張り合わせた知的材料の非定常圧電熱弾性解析
クロスプライ積層材料に圧電材料が接着された複合円筒パネル、およびアングルプライ積層材料に圧電材料が接着された複合帯板が非一様加熱される場合の非定常圧電熱弾性問題の厳密解を導出し,圧電材料がセンサーやアクチュエーターとして使用する場合の圧電熱弾性の非定常挙動を調べた。
4.熱変形制御間題および材料組成最適化間題
(1)等方性材料あるいは傾斜機能材料に圧電材料が接着された矩形板が単純支持され,かつ構造材料側の表面の局部加熱に対して,加熱表面中央の熱変位を零に制御するために,圧電材料側の表面に与える電位分布を決定した。
(2)厚さ方向に任意の不均質特性を有する傾斜機能材料に圧電材料が接着された複合長方形板が単純支持され,かつ傾斜機能材料側表面が非一様加熱される場合を想定し,チタン合金ジルコニア系傾斜機能材料について数値計算を行った。傾斜機能材料や圧電材料内の応力比、傾斜機能材料と圧電材料の界面における面外応力成分などが最小となるような傾斜組成分布を検討した。
以上の成果については論文掲載済みおよび口頭発表予定である。

Research Products

• [Publications] Yoshihiro Ootao: "Transient thermal stresses of angle-ply laminated strip due to nonuniform heat supply in the width direction"JSEM International Journal. 44・2. 222-230 (2001)
• [Publications] 大多尾義弘: "円周方向に非一様加熱を受けるクロスプライ積層円筒パネルの非定常熱応力"日本機械学会論文集A編. 67・656. 644-650 (2001)
• [Publications] 大多尾義弘: "円周方向に非一様加熱を受ける圧電円筒パネルの非定常熱応力"日本機械学会論文集A編. 67・658. 969-975 (2001)
• [Publications] Yoshihiro Ootao: "Control of transient thermoelastic displacement of a two-layered composite plate constructed of isotropic elastic and piezoelectric layers due to nonuniform heating"Archive of Applied Mechanics. 71. 207-220 (2001)
• [Publications] Yoshihiro Ootao: "Control of the transient thermoelastic displacement of a functionally graded rectangular plate bonded to a piezoelectric plate due to nonuniform heating"Acta Mechanica. 148. 17-33 (2001)
• [Publications] Yoshihiro Ootao: "Transient thermal stresses of angle-ply laminated cylindrical panel due to nonuniform heat supply in the circumferential direction"Composite Structures. 55. 95-103 (2002)
• [Publications] Yoshihiro Ootao: "Two-dimensional transient piezothermoelasticity of a piezoelectric cylindrical panle"Proceedings of the Fourth International Congress on Thermal Stresses. 353-356 (2001)
• [Publications] Yoshihiro Ootao: "Transient thermoelastic problem of angle-ply laminated cylindrical panel due to nonuniform heat supply"Proceedings of the Fourth International Conference on Materials Engineering for Resources. 1. 214-219 (2001)
• [Publications] 大多尾義弘: "クロスプライ積層材料と圧電材料からなる複合円筒パネルの非定常圧電熱弾性問題"日本機械学会第14回計算力学講演会講演論文集. 257-258 (2001)
• [Publications] 大多尾義弘: "クロスプライ積層材料と圧電材料からなる複合円筒パネルの非定常熱変位制"日本機械学会関西支部第77期定時総会講演会講演論文集. (未定). (2002)
• [Publications] 星野伸英: "アングルプライ積層材料に圧電材料が接着された複合帯板の非定常圧電熱弾性問題"日本機械学会関西支部第77期定時総会講演会講演論文集. (未定). (2002)
• [Publications] 河田哲弥: "圧電材料が接着された傾斜機能長方形板の三次元非定常熱応力(不均質特性の影響)"日本機械学会関西支部第77期定時総会講演会講演論文集. (未定). (2002)
• [Publications] 寺川あづみ: "円周方向に非様加熱を受ける傾斜機能円筒パネルの非定常熱応力"日本機械学会関西支部第77期定一時総会講演会講演論文集. (未定). (2002)