2015 Fiscal Year Research-status Report
機能性不均質材料平板を伝播する応力振動の挙動解明と制御法開発
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26420015
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| Research Institution | Shimane University |
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Principal Investigator |
芦田 文博 島根大学, 総合理工学研究科(研究院), 教授 (60149961)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 応力振動 / 傾斜機能性材料 / 力学的インピーダンス / 動的問題 / 薄板 / 特性曲線法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２７年度の研究では，厚さ方向に物性値が変化する不均質材料平板において，一方の表面に衝撃負荷が作用し，他方の表面が固定されたときの弾性波動伝播問題を，特性曲線法を適用して数値的に解析した．さらに，厚さ方向に物性値が変化する不均質材料平板において，一方の表面に熱衝撃が作用し，他方の表面が基準温度に保たれ，両方の表面で応力が自由のときの熱弾性波動伝播問題を，特性曲線法を適用して数値的に解析した．
先ず，物性値が厚さ方向に指数関数的に変化する理想的な不均質材料平板の場合について得られた特性曲線法による数値結果を，平成２６年度の研究で得られた理論解析に基づく数値結果と比較したところ，両者は精度よく一致した．つまり，平板の厚さ方向に力学的インピーダンスが一定な場合は応力振動が単調かつ周期的となり，力学的インピーダンスが位置の関数になる場合は応力振動が複雑かつ非周期的になることが裏付けされた．
次に，現実的な不均質材料平板の場合を想定し，厚さ方向の物性値の変化をパラメータにとり，弾性波動伝播問題及び熱弾性波動伝播問題を特性曲線法によって数値解析して得られた結果を考察したところ，力学的インピーダンスに対する応力振動及び熱応力振動の挙動は物性値が指数関数的に変化する場合と同様になった．
ところで，熱弾性波動伝播問題の場合は，密度と波動伝播速度の比が一定なときにも，熱応力振動がほぼ単調かつ周期的になった．このような挙動は弾性波動伝播問題の場合には見られず，熱弾性波動伝播の挙動はより複雑になることが分かった．
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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
当初予定した通り，平成２７年度は，厚さ方向に物性値が変化する不均質材料平板の弾性波動伝播問題と熱弾性波動伝播問題を，特性曲線法を適用してそれぞれ数値解析した．先ず，物性値の変化が理想的な場合について，特性曲線法による数値結果は平成２６年度に得られた解析解に基づく数値結果と精度よく一致することを示した．次に，物性値の変化が現実的な不均質材料平板を想定し，物性値の変化をパラメータにとった場合の特性曲線解析結果より，一般的に応力振動と熱応力振動の挙動を支配する因子を推定することができた．
以上より，研究目的と研究実施計画に照らし，ほぼ予定通りの研究成果が得られたことから，平成２７年度の研究は概ね計画通りに進んだものと思われる．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２８年度は，圧電不均質材料平板に衝撃圧縮負荷が作用した場合の弾性波動伝播問題を，物性値が厚さ方向に指数関数的に変化する理想的な場合について理論解析する．得られた解析解の数値計算を行い, 応力振動の挙動を調査して支配因子を特定する．特定された支配因子に基づき，危険な非周期的応力振動が生じないように圧電不均質材料平板を設計する手法を開発する．次に，ある機能を持つように設計された圧電不均質材料平板には，通常，危険な非周期的応力振動が生じるため，電界を印加することによって応力振動を制御する研究を行い，制御手法を開発する．
さらに，厚さ方向への物性値の変化が現実的な場合の圧電不均質材料平板について，特性曲線法を適用して弾性波動伝播問題を数値解析し，解析解による数値結果から導かれた応力振動の挙動や制御法の妥当性を検証する.
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| Causes of Carryover |
平成２７年度にカナダのフレデリクトンで開催予定の11th International Congress of Thermal Stressesで研究発表を行う計画であったが，同国際会議が急遽中止された為に，研究発表旅費相当額が未使用になった．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額は，平成２８年度の研究発表旅費及び研究資料や消耗品等の購入費に充てる予定である．
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