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圧電・焦電テープセンサを用いた構造物の応力分布と熱環境モニタリング

研究課題

研究課題/領域番号 15360467
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 船舶海洋工学
研究機関広島大学

研究代表者

藤本 由紀夫  広島大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60136140)

研究分担者 田中 義和  広島大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00335704)
研究期間 (年度) 2003 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
10,300千円 (直接経費: 10,300千円)
2004年度: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
2003年度: 7,000千円 (直接経費: 7,000千円)
キーワード応力分布測定テープ / PVDF / 圧電フィルム / 応力分布測定 / 表面電位 / 亀裂 / 歪 / 構造安全性 / 有限要素法 / 表面電位計 / 微小領域歪み
研究概要

圧電材料PVDFは構造部材に接着すると、部材に生じた歪によって分極する。分極特性は圧電方程式によって決まることから、構造部材の歪測定を行うことができる。また、PVDFフィルムは焦電特性も示すので、焦電特性を用いた熱環境のモニタリングも可能である。本研究では、構造部材の表面の特定の直線に従った線上の応力分布を測定するテープ状センサーの開発を主に研究した。応力分布測定テープは、絶縁材料のテープ素材表面に、(5.0mmx2.5mm)の寸法のPVDFを、0度、45度、90度の角度で直列に並べて接着し、これをテープの長さ方向に繰り返して7組連続して接着したものである。圧電材料の特性によって、それぞれのPVDFは構造部材の歪に従って分極し、この分極状態を、非接触方式の表面電位計で測定する。
本研究の特徴は、上記応力分布測定テープの微小寸法のPVDFの表面電位を測定するために、画鋲形状電極を開発したことにもある。画鋲形状電極は、表面電位計のプローブ先端に取り付けて使用する全体形状が画鋲に似た形状の電極であって、金属製の画鋲電極の先端に導電ゴムの電極を取り付けたものである。この電極の導電ゴムの底面をPVDFに押付けると、PVDFの電位は静電誘導によって画鋲形状電極の頭部の金属円盤に伝達される。この金属円盤の電位をプローブで測定することにより、微小領域の電位測定を可能にするものである。表面電位測定法を用いると、電機配線を施すこと無く多点応力測定を行うことができる。
本研究で開発した応力分布測定方法は、切欠き試験片や亀裂試験片の応力分布測定に適用して、その性能を実験的に検証した。また、測定した応力成分σx,σy,τxyの精度は数値解析と比較して十分あることが明らかになった。

報告書

(3件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2004 その他

すべて 雑誌論文 (11件) 文献書誌 (3件)

  • [雑誌論文] 圧電フィルムを用いた応力分布測定テープ2004

    • 著者名/発表者名
      藤本由紀夫
    • 雑誌名

      西部造船会会報 108号

      ページ: 25-32

    • NAID

      110007628048

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Stress Intensity Factor Measurement of Cracks Using Piezoelectric Element2004

    • 著者名/発表者名
      Yukio Fujimoto
    • 雑誌名

      Experimental Mechanics Vol.44, No.3

      ページ: 320-325

    • NAID

      10013466877

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 損傷に学ぶ(モニタリング)2004

    • 著者名/発表者名
      藤本由紀夫
    • 雑誌名

      Techno Marine Vol.882, No.11

      ページ: 747-750

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Stability of augmented staggered method for electromagnetic and structural coupled problem2004

    • 著者名/発表者名
      Yoshikazu Tanaka
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Magnetics Vol.40, No.2

      ページ: 549-553

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Numerical study of resonance characteristics with magnetic damping on higher vibration modes2004

    • 著者名/発表者名
      Yoshikazu Tanaka
    • 雑誌名

      International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics Vol.19

      ページ: 541-544

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Stress Distribution Measurement Tape by the Use of Piezoelectric Film2004

    • 著者名/発表者名
      Yukio Fujimoto
    • 雑誌名

      The West-Japan Society of Naval Architects Vol.108

      ページ: 25-32

    • NAID

      110007628048

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Lessons learnt from Damage (Monitoring)2004

    • 著者名/発表者名
      Yukio Fujimoto
    • 雑誌名

      Techno Marine Vol.882, No.11

      ページ: 747-750

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Stability of augmented staggered method for electromagnetic and structural coupled problem2004

    • 著者名/発表者名
      Yoshikazu Tanaka
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Magnetics Vol.40

      ページ: 549-553

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Stress Intensity Factor Measurement of Cracks Using Piezoelectric Element2004

    • 著者名/発表者名
      Yukio Fujimoto, Gang Liu
    • 雑誌名

      Experimental Mechanics Vol.44, No.3

      ページ: 320-325

    • NAID

      10013466877

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Stability of augmented staggered method for electromagnetic and structural coupled problem2004

    • 著者名/発表者名
      Yoshikazu Tanaka, Yukio Fujimoto
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Magnetics Vol.40, No.2

      ページ: 549-553

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Numerical study of resonance characteristics with magnetic damping on higher vibration modes2004

    • 著者名/発表者名
      Yoshikazu Tanaka, Yukio Fujimoto
    • 雑誌名

      International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics Vol.19

      ページ: 541-544

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] 藤本由紀夫: "PVDFフィルムを用いた塗装構造部材の応力モニタリング"非破壊検査. Vol.52, No.12. 703-708 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Yukio Fujimoto: "Piezoelectric Sensor for Stress Intensity Factor Measurement of Two Dimensional Cracks"Engineering Fracture Mechanics. Vol.70. 1203-1218 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Yukio Fujimoto: "Stress Intensity Factor Measurement of Cracks Using Piezoelectic Element"Experimental Mechanics. (印刷中). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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