2014 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 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 / マルチフェロイクス材料 / スケール依存性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．スケール依存性を考慮しない熱弾性解析： 解析モデルとして半径方向に区分的に冪関数の不均質特性を有する中空円筒が非軸対称加熱される場合の非定常熱弾性問題を一般化平面ひずみ問題として理論解析し、厳密解を導出した。一般化平面ひずみ状態と平面ひずみ状態との数値計算結果を比較し、その相違について調べた。半径方向に区分的に冪関数の不均質特性を有する中空球が軸対称加熱される場合の非定常熱弾性問題を理論解析し、厳密解を導出した。半径方向に区分的に冪関数の不均質特性を有する円筒パネルが表面から非一様に加熱される場合の非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。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場合の定常問題を古典板理論を用いて解析し、応力比（＝応力/強度）が最小になる傾斜組成分布を求める最適化問題を取り扱った。
２．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傾斜機能マルチフェロイクス材料の圧電磁弾性問題をボクセル有限要素法を用いて解析した。片持ちはり型平板に厚さ方向に磁界が作用する場合を想定して数値計算を行い、圧電材料と磁歪材料からなる２層のマルチフェロイクス材料の数値計算結果と比較し、傾斜機能化の有効性を検証した。
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からなる円筒パネルの圧電熱弾性解析： 解析モデルとして、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円筒パネルが表面から非一様に加熱された圧電磁熱弾性問題を平面ひずみ問題として理論解析し、厳密解の導出を試みた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
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の解析は、３次元問題となり解析がかなり複雑である。そのため、円筒パネルの２次元問題の解析から行うことに変更した。
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| Strategy for Future Research Activity |
１．スケール依存性を考慮しない圧電材料の有限要素解析： 慣性項を考慮した動的問題の解析ができるように、圧電材料の圧電弾性問題におけるボクセル有限要素法の解析プログラムの作成を進める。
２．スケール依存性を考慮した等方性材料や圧電材料の有限要素解析： non-local弾性理論を均質等方性材料の弾性問題や圧電材料の圧電弾性問題をボクセル有限要素法を用いた解析の検討を行う。
３．非フーリエ熱伝導則による温度解析： 一例としてTzouのDual-Phase-Lagモデルを用い、２つの緩和時間を導入する。中空円筒の内外表面が一様に加熱された場合の非定常熱伝導問題を定式化して、解析解の導出を試みる。
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Research Products
(5 results)
