2018 Fiscal Year Annual Research Report
Study on electroelasticity in piezoelectic materials with D_infinity symmetry for safe operation of smart structures as skilled physicians
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15K05685
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
石原 正行 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60283339)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大多尾 義弘 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10275274)
亀尾 佳貴 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 助教 (60611431)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | D∞対称性 / 電気弾性理論 / 生分解性ポリマー / ポリ乳酸 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，特異な異方性を持つ圧電材料(PLLA)からなる単純な構造で屈曲・ねじれ動作を兼ね備える知的構造物に対して，その合理的な設計手法の確立を目指して，材料の異方性(D∞対称性)を考慮した電気弾性基礎理論を構築することを目的としている．本年度は以下の成果を得た．
前年度までに導出・構築したD∞対称性を有する物体の構成方程式・電気弾性場解析手法を，本年度では円柱モデル・積層板モデルに適用し研究を推進した．具体的には，力学的負荷（ねじり負荷）が作用したモデルを用いてセンサ機能を想定した調査とともに，電気的負荷（電場）が作用したモデルを用いてセンサ機能を想定した調査を実施し，モデル内部での電気弾性場諸量（変位・ひずみ・応力・電位・電場・電気変位）の分布を詳細に調査し，材料のもつ特異な異方性が電気弾性場分布におよぼす影響を明らかにした．さらに，センサとして効率良く出力信号を得るための方策を明らかにするとともに，破損を防止するための強度評価を行った．さらに，前年度に新たな課題として熱的外乱の影響を調査する必要があることが分かったので，本年度は熱的外乱を受ける半無限体モデルに対して上述の電気弾性場解析手法を適用し，熱的外乱がモデル内部での電気弾性場諸量に与える影響を調査するとともに，出力信号に与える悪影響を定量的に評価した．これらの成果は，従前の実験的手法では解析しえなかったものであり，上述の知的構造物の合理的設計手法の確立に貢献するものであるため，学術雑誌および国際会議で発表した．
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