2004 Fiscal Year Annual Research Report
圧電・焦電テープセンサを用いた構造物の応力分布と熱環境モニタリング
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15360467
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| Research Institution | HIROSHIMA UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
藤本 由紀夫 広島大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60136140)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 義和 広島大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00335704)
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| Keywords | 応力分布測定テープ / PVDF / 圧電フィルム / 応力分布測定 / 表面電位 / 亀裂 / 歪 / 構造安全性 |
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| Research Abstract |
船舶・海洋構造物の応力測定においては歪ゲージが多用されているが,所定領域内の応力分布測定や,境界線(あるいは境界面)に沿った応力分布測定を行う場合に、多数の歪ゲージを接着する必要があり、配線や準備時間が煩雑になるという問題があった。
そこで本研究では、絶縁材料のテープに矩形の圧電材料を多数配置することにより,テープ長さ方向の各所で歪分布を測定できるテープ状センサの開発を行った。
試作したテープは次の2種類である。
(1)幅5mm,長さ60mmのポリイミドテープに長さ2.5mm,幅5mmの高分子圧電材料PVDFを,異方性主軸の向きが0度,45度,90度になるように3枚配置し,これをテープ長手方向に7組連続して配置した合計21枚箇所の歪測定点を有するテープセンサ。
(2)幅20mm,長さ60mmのポリイミドテープに,異方性主軸の向きが0度,45度,90度になるように切り出した幅5mm,長さ60mmのPVDFを3枚平行に配置し,その上面の任意の点で歪測定が可能なテープセンサ。
これらのテープセンサを切欠き材および亀裂材の応力集中部を囲む形態に複数接着し,応力集中部の周辺の境界応力分布を測定し,測定した境界応力分布を有限要素法解析の境界節点力として用いることにより,切欠き材や亀裂材の局部応力解析が可能なことを示した。
また,微小なPVDFの上面で歪に比例する表面電位を計測できる表面電位計用プローブキャップを試作し,1x1mm正方形程度の微小領域の表面電位を測定できるプローブキャップを開発することに成功した。ローブキャップを用いた実験によって、亀裂先端の応力拡大係数が高精度に測定可能になった。
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