2021 Fiscal Year Annual Research Report
Adaptive Robust Control of Stress Oscillations in Nonhomogeneous Plates Composed of Functional Materials
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19K04076
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| Research Institution | Shimane University |
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Principal Investigator |
芦田 文博 島根大学, 学術研究院理工学系, 教授 (60149961)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 不均質平板 / マルチフェロイック材料 / 動的弾性問題 / 特性曲線法 / 非定常応力振動 / センシング機能 / アクチュエータ機能 / モニタリング機能 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
定常応力振動が生じた場合は電位差振動も定常になるが，非定常応力振動が生じた場合は電位差振動が数周期後から非定常になることが分った．つまり，応力振動が定常か非定常かは，電位差振動の長時間挙動から判別できることを示した．
圧電材料と磁歪材料で構成され，物性値が構成材料の体積分率に従って変化する場合の不均質マルチフェロイック複合平板に一様な衝撃圧力が作用したとき，表面間に最適な磁位差を印加すると，非定常応力振動と非定常電位差振動の最大振幅は共に最小になることが分った．つまり，測定可能な非定常電位差振動の最大振幅の抑制率から測定不可能な非定常応力振動の最大振幅の抑制率を推定し，非定常応力振動のモニタリング機能が発現できることを示した．
非定常応力振動を最小に抑制する最適印加磁位差は，磁歪材料の体積変化図形の一次モーメントと線形関係になることが分った．従って，磁歪材料の体積変化図形の一次モーメントが最適印加磁位差の支配因子であると推定できる．
体積分率指数が未知の不均質マルチフェロイック複合平板に未知の一様な衝撃圧力が作用し，表面間の電位差振動が一周期分検出されたものと仮定した場合について，特性曲線法を適用して動的弾性逆問題の数値解析を行った．得られた解析結果より，体積分率指数は非定常電位差振動の周期から，また未知の衝撃圧力は最大絶対電位差からそれぞれ推定できることを示した．さらに，体積分率指数と最適印加磁位差との線形関係から求めた磁位差を第三周期から平板に印加したところ，非定常応力振動を効果的に抑制できた．このときの非定常応力振動の抑制率は，非定常電位差振動の抑制率から推定された非定常応力振動の抑制率とほぼ一致した．
以上より，本研究において，非定常応力振動を適応的に抑制し，かつ抑制状態をモニタリングする機能を発現するモデルが提案でき，研究目的を概ね達成した．
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