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Realization of smart damping plate and development of analytical methodology in the highly-coupled system

Research Project

Project/Area Number 18K13713
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 20010:Mechanics and mechatronics-related
Research InstitutionKanazawa University

Principal Investigator

Asanuma Haruhiko  金沢大学, フロンティア工学系, 助教 (10757298)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Keywords圧電制振 / セルフセンシング / 非線形の圧電方程式 / 自律駆動スイッチ回路 / セミアクティブ制振 / 同調スイッチ / セルフパワード / 圧電 / 制振 / 電気機械結合 / 非線形回路
Outline of Final Research Achievements

In order to realize a piezoelectric smart damping plate, which can control large-amplitude and large-area vibration over wide frequency bandwidth autonomously, I developed an analytical methodology for predicting the electromechanical properties and performed an early-stage examination. I succeeded in establishing a way for predicting the complex electromechanical properties of the smart damping plate, by deriving a new governing equation based on the nonlinear piezoelectricity and developing the two-way coupled simulation technique. Then, I verified that the smart damping structure employing the self-standing switch circuits and the periodic structure successfully control the structural vibration at higher vibration modes.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、非線形の圧電方程式を基にした新しい機械-電気支配方程式の導出、その支配方程式と複雑な電子回路を組み合わせて解析する手法を開発し、線形の圧電方程式を基にした従来の解析手法では出来なかった圧電型スマート制振プレートの機械-電気特性を再現することが出来た。特に、圧電型スマート制振プレートという比較的新しい圧電デバイスの解析に、非線形の圧電方程式の重要性を説いた点が学術的に新しい知見である。他の圧電デバイスの開発者にこの解析手法を広めていきたいと考えている。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] Nonlinear piezoelectricity and damping in partially-covered piezoelectric cantilever with self-sensing synchronized switch damping on inductor circuit2020

    • Author(s)
      Asanuma Haruhiko、Komatsuzaki Toshihiko
    • Journal Title

      Mechanical Systems and Signal Processing

      Volume: 144 Pages: 106867-106867

    • DOI

      10.1016/j.ymssp.2020.106867

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 圧電制振板の多モード制振の検討2020

    • Author(s)
      浅沼 春彦, 小松﨑 俊彦
    • Organizer
      日本機械学会 北陸信越支部 第57期総会・講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 圧電材とセミアクティブ制振回路を利用したスマート制振板の解析技術2019

    • Author(s)
      松林 裕一郎, 浅沼 春彦, 小松﨑 俊彦, 岩田 佳雄
    • Organizer
      日本機械学会 北陸信越支部 第56期総会・講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 圧電型スマート制振板の電気機械連成特性2019

    • Author(s)
      浅沼 春彦, 小松﨑 俊彦
    • Organizer
      2019日本機械学会 機械力学・計測制御部門 Dynamics & Design Conference 2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 圧電材とセミアクティブ制振回路を利用した スマート制振板の解析技術2019

    • Author(s)
      松林 裕一郎 浅沼 春彦 小松﨑 俊彦 岩田 佳雄
    • Organizer
      日本機械学会 北陸信越支部 第56期総会・講演会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 高い電気機械結合状態における 圧電スマート制振プレートの性能予測2018

    • Author(s)
      松林 裕一郎 浅沼 春彦 小松﨑 俊彦 岩田 佳雄
    • Organizer
      日本機械学会 2018年度年次大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2021-02-19  

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