2014 Fiscal Year Annual Research Report
生体用鉄ガリウム系磁歪材料システムの電磁メゾ力学特性解明と高性能・省電力化
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26630003
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
進藤 裕英 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90111252)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
成田 史生 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10312604)
竹田 智 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 研究員 (70451531) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 電磁メゾ力学 / 数値シミュレーション / 材料試験 / 超磁歪材料 / 破壊・疲労 / 電磁場・力学場相互干渉 / スマート材料システム / 発電・振動デバイス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，生体用鉄ガリウム系磁歪材料システムの高性能・省電力化を目指し，磁歪材料システムの電磁メゾ力学特性に関する数値シミュレーション・実験を行って，発電・振動特性及び破壊・疲労挙動を解明するものである．得られた成果を要約すると以下の通りである．
1. 位置可変式プルーフマスを有する超磁歪エナジーハーベスターを作製し，曲げ振動試験を行って，出力電圧を測定した．また，三次元有限要素解析を行い，出力電圧と振動数の関係を求めて，実験結果に理論的検討を加えた．さらに，応力や出力電圧・電力の振動数・プルーフマス・負荷抵抗依存性について解明・考察した．
2. (a) 磁場内における片側縁き裂を有する超磁歪材料の三点曲げ破壊試験を行い，破壊荷重を測定した．磁化容易軸および磁場はき裂面に垂直な試験片長さ方向の場合を考えた．また，有限要素解析を行い，臨界エネルギー解放率に及ぼす磁場の影響を解明・考察した．(b) 磁場内における片側縁き裂を有する超磁歪材料の三点曲げ繰返し疲労試験を行い，破断繰返し数を計測した．また，エネルギー解放率の有限要素解析や走査型電子・レーザー顕微鏡による破面観察を行い，理論・実験両面から検討を加えた．(c) 片側縁き裂を有する磁歪材料の磁場による伸びひずみを計測し，磁歪特性を評価した．また，磁場内における3点曲げ定負荷速度破壊試験を行い，破壊荷重の負荷速度依存性に及ぼす材料及び磁場の影響を明らかにした．さらに，有限要素解析を行い，臨界エネルギー解放率に及ぼす材料及び磁場の影響を解明・考察した．
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