2016 Fiscal Year Annual Research Report
Self-Sensing and Damping Using Functional Gels for Application to Precision Mechanical Equipment
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25420207
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
渋谷 嗣 秋田大学, 理工学研究科, 教授 (00154261)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 機能性ゲル / 粘弾性 / Fractional Calculus / 動的応答 / 非線形特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
柔軟な樹脂に導電性や磁性を有する機能性材料を用いて，精密機器の応答のセンシングと制振やスマート構造のヘルスモニタリングへの応用について検討した。高速・高精度な位置決めを可能とするナノモーションアクチュエータを用いた装置を作成し，導電性を有する材料の電気・力学特性に関する周波数応答試験を実施した。また，大変位における磁性粒子を分散したゲルに関して，振動試験を行い磁場依存性について調査した。
特に，磁性粒子を分散した機能性ゲルは，磁場の強さとともに非線形性が顕著な性質を示した。機能性ゲルの力学的非線形性と周波数依存性を効果的に考慮するために，弾性項の零階微分と粘性項の1階微分の間に存在する分数階微分(Fractional Calculus)を導入することによって，入出力信号に対する一般化したFractional Calculusモデルを用いた数値計算手法に基づき，非線形同定を行った。その結果，非線形の周波数応答特有の応答を再構築することが可能となり，機能性ゲルの力学的非線形性をFractional Calculusの高次モデルを用いることで，精度よく同定し，精密機器の動的応答設計に有効であることを示した。
また，機能性ゲルの自己センシング機能のもう一つの応用として，スマート複合構造のヘルスモニタリングに関するひずみセンシングに関する可能性についても検討し，Fractional Calculusモデルを用いたクリープ挙動の同定やひずみセンシングのための導電性エラストマーを有するCFRP複合材料の損傷進展の評価についても成果を得た。
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Research Products
(3 results)
