2013 Fiscal Year Research-status Report
マルチフェロイクスからなるマイクロ・ナノスケール構造体設計のための数理熱弾性解析
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25420026
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
大多尾 義弘 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10275274)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 材料力学 / 熱弾性解析 / マルチフェロィクス材料 / スケール依存性 |
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| Research Abstract |
１．スケール依存性を考慮しない熱弾性解析： 解析モデルとして、区分的指数関数の不均質特性を有する傾斜機能長方形板が全周単純支持され、表面が非一様に加熱された非定常熱弾性問題を三次元問題として理論解析し、厳密解を導出した。また、半径方向に区分的冪関数の不均質特性を有する中空円筒と中空円板が非軸対称加熱される場合の非定常熱弾性問題および中空球が軸対称加熱される場合の定常熱弾性問題を理論解析し、厳密解を導出した。数値計算を行い、不均質特性が温度、変位および応力に及ぼす影響を調べた。
２．スケール依存性を考慮しない圧電材料の有限要素解析： 圧電材料の圧電弾性解析のために、ボクセル有限要素法によるプログラムを作成した。作成したプログラムを用いて、片持ちはり型平板の形状制御を目的とした圧電材料の配置の設計問題に適応した。
３．スケール依存性を考慮しないマルチフェロイクス材料の有限要素解析： 圧電材料と磁歪材料からなるマルチフェロイクス材料の圧電磁弾性解析のために、ボクセル有限要素法によるプログラムを作成した。片持ちはり型平板に荷重が作用した場合の数値計算を行った。作成したプログラムは、荷重のみが作用した理論解析結果との比較に用いる。
４．スケール依存性を考慮しないマルチフェロイクス材料の圧電磁熱弾性解析： 解析モデルとして、等方性構造材料と圧電材料・磁歪材料からなるマルチフェロイクス材料層からなる積層中空円筒が表面から一様に加熱された軸対称圧電磁熱弾性問題を理論解析し、厳密解を導出した。
５．スケール依存性を考慮した長方形板の熱弾性解析： 材料の寸法効果を考慮するため、non-local弾性理論を用いて、均質等方性の長方形板が全周単純支持され、表面が非一様に加熱された非定常熱弾性問題を三次元問題としての理論解析を検討中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
１．材料の寸法効果を考慮するために、変位の２次勾配であるひずみ勾配も影響するとしたひずみ勾配理論を用いて中空円筒の定式化に挑んだが、円柱座標系は直角座標系に比べて解析が難しいことが判明した。そのため、材料の寸法効果を考慮する解析として、最初にnon-local弾性理論を用いて直角座標系の問題に取り組むことにした。
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| Strategy for Future Research Activity |
１．スケール依存性を考慮した長方形板の圧電磁熱弾性解析： non-local弾性理論を用いて、均質等方性長方形板の熱弾性問題、圧電長方形板の圧電熱弾性問題、マルチフェロイクス材料からなる長方形板の圧電磁熱弾性問題へと解析を進める。ただし、スケール依存性を考慮しないマルチフェロイクス材料からなる長方形板の圧電磁熱弾性問題は未解析であるので平行して行う。
２．材料の寸法効果を考慮するために、変位の２次勾配であるひずみ勾配も影響するとしたひずみ勾配理論を用いて、直角座標系の問題の定式化を検討する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成２５年度に国際会議で成果を発表する予定が、大学内の仕事のため海外渡航を中止したため、その旅費の使用ができなかった。
今年度に海外で開催される国際会議の旅費の1部として使用する。
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