2023 Fiscal Year Research-status Report
エコマテリアルに宿る名医を呼び起こすためのD∞圧電体の湿熱電気弾性場研究
| Project/Area Number |
21K03774
|
|---|
| Research Institution | Osaka Metropolitan University |
|---|
Principal Investigator |
石原 正行 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (60283339)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
亀尾 佳貴 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 助教 (60611431)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
|
| Keywords | D∞対称性 / 湿熱電気弾性理論 / 生分解性ポリマー / ポリ乳酸 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，特異な異方性(D∞対称性)を持つ圧電材料(PLA(ポリ乳酸))からなる屈曲・ねじれ動作を兼ね備える知的構造物に対して，使用環境を考慮した合理的な設計手法の確立を目指して，材料の異方性を考慮した湿熱電気弾性基礎理論を構築し，構造物内の湿熱電気弾性場を解明することを目的としている．本年度は以下の成果を得た．
計画初期段階に導出した温度項・湿度項の影響を考慮した構成方程式およびポテンシャル関数による3次元湿熱電気弾性場解析手法に基づいて，温度・湿度それぞれの影響を考慮した帯板状・円柱状の物体における非定常湿熱電気弾性場諸量（温度・湿度・変位・ひずみ・応力・電位・電場・電気変位）を理論的に明らかにしたうえで，数値計算により，その分布および時間変化を詳細に調査し，材料のもつ特異な異方性が非定常湿熱電気弾性場分布におよぼす影響を明らかにした．特に，力学的入力を電気信号により検知するセンサに対して，せん断応力負荷を受けて表面で電気変位が発生する円柱状理論モデルに対して，上記解析手法に加えて各種積分変換法を適用することにより非定常湿熱電気弾性場諸量の厳密解を得るとともに数値計算を実施し，時々刻々と変化する湿熱環境が電気信号に与える誤差を定量的に評価し，湿熱環境を軽視することが重大な結果をもたらすことを明らかにするとともに，湿熱環境の影響を極力排除するためのセンサの検知場所・タイミングについて詳細に検討した．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度に予定していた「センサ・アクチュエータ機能を想定した円筒構造物において使用環境による悪影響を補正する方策の検討」について実施し，湿熱環境の悪影響を極力排除するためのセンサの検知場所・タイミングについての詳細検討に至った点についてはおおむね順調に進展していると判断した．しかしながら，圧電性を利用したアクチュエータ機能によって湿熱環境の悪影響をフィードバック補正することが実用上困難であることが分かり，方針転換を迫られることとなった．これらの事情を総合して「やや遅れている」と判断した．
|
| Strategy for Future Research Activity |
圧電性を利用したアクチュエータ機能によって湿熱環境の悪影響をフィードバック補正することが実用上困難であることが分かったため，以後は，湿熱環境の悪影響を可能な限り事前に排除する方策を検討することが重要であるとの判断に至った．そのため，多種多様な構造物形状あるいは環境条件下に対する個別の方策を積み重ねるという方針で研究を推進する．
|
| Causes of Carryover |
（未使用額が発生した状況）
本年度に推進方策の変更が必要であることが分かりそれを優先したので，当初予定していた成果発表を次年度に行うことにしたため未使用額が生じた．
（次年度における未使用額の使途内容）
そのため，次年度では延期した成果発表を行うための費用が必要となり，未使用額はその経費に充てることとした．
|
Research Products
(2 results)
