2013 Fiscal Year Annual Research Report
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23686024
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
垂水 竜一 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30362643)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 弾性定数 / 非線形 / 共鳴振動 / 固体力学 |
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| Research Abstract |
昨年度は，二次元非線形超弾性体に対する共鳴振動理論の構築に成功した．その結果，共鳴振動振幅の増加に伴って生じる非線形現象を理論的に解析することが可能となった．こうして得られた理論予測結果を検証するため，本年度はその実験検証を行った．具体的には，弾性体に入力する超音波の振幅を増加させ，それに伴う共鳴周波数の変化を計測した．計測にはAl，Cu，およびSiの各単結晶試料を用い，ここへ入力する超音波の振動振幅を変化させながら共鳴スペクトルを計測．同時に各試料の振動波形解析も行った．その結果，共鳴周波数は振動振幅の増加に伴って単調に減少し，共鳴時のスペクトルには高調和振動項が確認された．これらの結果は理論予測の結果と定性的に一致しており，本理論の正当性を支持している．
しかしながら大きな問題も浮上した．既存の研究設備では入力超音波の振動振幅が小さいためにその定量評価は容易でなく，また非線形効果による共鳴周波数の変化が予想よりも小さかったことから，当初の研究目的であった高次弾性定数の決定が困難であることが明らかとなった．
そこで本年度では研究方法を修正し，高圧環境下における共鳴周波数の変化から，高次弾性定数を決定する方式へと切り替えた．この際に共鳴周波数の圧力依存性を計算する新しい非線形共鳴理論が必要となるが，これは昨年度の理論を応用することで完成させることができた．また高圧実験研究も並行して行い，高圧下での共鳴スペクトルの計測に成功した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初は共鳴周波数の振動振幅依存性から高次弾性定数を計測することを目的としていた．このための理論は構築し，またその検証実験も行ったが，既存の設備ではこの方式での計測が困難であることが判明した．そこで急遽，計測方式を高圧計測に切り替えたが，そのための基礎理論は完成させることができ，また試験実験も成功させることができた．これは，ほぼ当初の計画と同程度の達成度と考えてよい．
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| Strategy for Future Research Activity |
高次弾性定数の計測方式は当初の予定から大きく変更することになったが，そのために必要な基礎理論は完成させることができ，また計測に必要な圧力10MPa下での共鳴スペクトルも，テスト実験の結果，測定に成功している．今年度はこの高圧実験を行い，共鳴周波数の圧力依存性を実験的に決定し，それを基にして高次弾性定数を計測する．
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