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電磁-力学相互作用を利用した先進材料の非破壊評価

研究課題

研究課題/領域番号 15560071
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関京都大学

研究代表者

松本 英治  京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (30093313)

研究分担者 星出 敏彦  京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (80135623)
今谷 勝次 (今谷 勝二)  京都大学, エネルギー科学研究科, 助教授 (70191898)
琵琶 志朗  京都大学, エネルギー科学研究科, 助教授 (90273466)
鈴木 孝明  京都大学, 工学研究科, 助手 (10378797)
元木 信弥  大阪市立大学, 工学部, 教授 (40221626)
研究期間 (年度) 2003 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2005年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2004年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2003年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
キーワード磁気音響効果 / 磁気音弾性 / 磁性体 / 超音波 / 非破壊評価 / 先進材料 / 電磁気材料 / 健全性評価 / 磁化 / 音弾性 / 電磁音響効果
研究概要

圧電性、磁歪、光ひずみを有するアクチュエータ材料や磁性構造材料、導電性構造材料に対して、応力や電磁場下での電磁機能や超音波伝ぱ特性の変化の精密な定式化を行い、先進材料の健全性評価に応用してきた。得られた成果は以下のとおりである。
1.光材料としてのPLZT素子に紫外線を照射し、発生起電力や光歪の過渡応答およびその光波長依存性を定式化した。光起電力の応答は、光照射に対して一時遅れ系を示し、光強度と飽和起電力の関係はべき乗則が成立することを示した。さらに、従来365nmの波長に対して光起電力の発生が最大となるとされてきたが、広帯域の波長の光源と分光器を組み合わせることにより、より大きな波長(370-380nmの範囲)で最大となることを示した。この結果によって、光歪材料を健全性評価に応用するために基礎的モデルが作成できた。
2.高分子圧電フィルムを用いた構造材料の健全性のモニタリング法として、積層フィルムを用いた方法の応用と円管の内壁の欠陥探傷を試みた。積層するフィルムの分極方向により、等方的な感度を有し主ひずみを検出できるものと、せん断ひずみを検出できることが分った。また、内壁に欠陥を有する円管の外壁にフィルムを貼付することにより、その電位分布から欠陥の位置や形状を推定できることが分った。
3.磁性材料の応力や磁場下での磁気的、力学的特性の定式化については、とくに弾性係数の変化に注目した。超音波の縦波と2方向に振動する横波、および縦、横磁歪を測定することにより、磁場と単軸応力により生じる1軸異方性の5つの弾性係数を求める方法を提唱した。この方法によって、ニッケルと低炭素鋼の弾性係数に適用して、磁場印可によるヒステリシス曲線と応力による変化を求めた。この研究により、電磁構造物の精密な強度や電磁気的設計に応用できる強磁性材料の磁気・力学的構成モデルを確立した。

報告書

(4件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2007 2006 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (22件) 図書 (2件) 文献書誌 (6件)

  • [雑誌論文] Three Dimensional Constitutive Equations of Ferromagnetic Materials with Magnetoelastic Coupling2007

    • 著者名/発表者名
      9.Eiji Matsumoto, Tomomi Hase, Takaaki Suzuki
    • 雑誌名

      Journal of Materials Processing Technology 181巻

      ページ: 165-171

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Three Dimensional Constitutive Equations of Ferromagnetic Materials with Magnetoelastic Coupling -Determination of Elastic Coefficients under Magnetic Field-2007

    • 著者名/発表者名
      Eiji Matsumoto, Tomomi Hase, Takaaki Suzuki
    • 雑誌名

      Journal of Materials Processing Technology Vol.181, Issues 1-3

      ページ: 165-171

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Ti-Ni形状記憶合金線材のねじり試験によるせん断応力-せん断ひずみの測定2006

    • 著者名/発表者名
      森 康裕, 松本英治
    • 雑誌名

      日本AEM学会誌 14巻3号

      ページ: 298-303

    • NAID

      110006153912

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Comparison of Jiles-Atherton and Preisach models extended to stress dependence in magnetoelastic behaviors of a ferromagnetic material2005

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Suzuki, Eiji Matsumoto
    • 雑誌名

      Journal of Materials Processing Technology 161巻

      ページ: 141-145

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 高分子圧電フィルムを用いた亀裂及び背面欠陥の検出2005

    • 著者名/発表者名
      橋村 知, 松本英治
    • 雑誌名

      日本AEM学会誌 13巻1号

      ページ: 50-55

    • NAID

      110003829068

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Accurate Model of Ferromagnetic Materials for Optimal Design of Giant Magnetostrictive Actuator2005

    • 著者名/発表者名
      T.Suzuki, E.Matsumoto
    • 雑誌名

      JSAEM Studies in Applied Electromagnetic and Mechanics 15巻

      ページ: 151-158

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Comparison of Jiles-Atherton and Preisach models extended to stress dependence in magnetoelastic behaviors of a ferromagnetic material2005

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Suzuki, Eiji Matsumoto
    • 雑誌名

      Journal of Materials Processing Technology Vol.161

      ページ: 141-145

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Accurate Model of Ferromagnetic Materials for Optimal Design of Giant Magnetostrictive Actuator2005

    • 著者名/発表者名
      T.Suzuki, E.Matsumoto
    • 雑誌名

      JSAEM Studies in Applied Electromagnetic and Mechanics Vol.15

      ページ: 151-158

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 高分子圧電フィルムを用いた亀裂及び背面欠陥の検出2005

    • 著者名/発表者名
      橋村知, 松本英治
    • 雑誌名

      日本AEM学会誌 13巻1号

      ページ: 50-55

    • NAID

      110003829068

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Accurate Model of Ferromagnetic Materials for Optimal Design of Giant Magnetostrictive Actuator2005

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Suzuki, Eiji Matsumoto
    • 雑誌名

      JSAEM Studies in Applied Electromagnetic and Mechanics 15巻

      ページ: 151-158

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Evaluation of interface wave velocity, reflection coefficients and interfacial stiffnesses of contacting surfaces2005

    • 著者名/発表者名
      S.Biwa, A.Suzuki, N.Ohno
    • 雑誌名

      Ultrasonics 43巻6号

      ページ: 495-502

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] TiNi系SMAワイヤのひずみ変動下での変態伝播挙動2005

    • 著者名/発表者名
      木下勝之, 松本英治, 柴田俊忍
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集 70A

      ページ: 43-49

    • NAID

      110004998622

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 高分子圧電フィルムを用いた亀裂及び背面欠陥の検出2005

    • 著者名/発表者名
      橋村 知, 松本英治
    • 雑誌名

      日本AEM学会誌 13

      ページ: 50-55

    • NAID

      110003829068

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] PLZT素子の有する光起電力効果に関する基礎研究2005

    • 著者名/発表者名
      段吉享, 琵琶志朗, 松本英治
    • 雑誌名

      第14回MAGDAコンファレンス講演論文集

      ページ: 32-35

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 強磁性体の弾性係数の磁化依存性2005

    • 著者名/発表者名
      長谷智見, 琵琶志朗, 松本英治
    • 雑誌名

      第14回MAGDAコンファレンス講演論文集

      ページ: 312-315

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Surface Strain Sensing with Polymer Piezoelectric Film2004

    • 著者名/発表者名
      E.Matsumoto, S.Biwa, K.Katsumi, Y.Omoto, K.Iguchi, T.Shibata
    • 雑誌名

      NDT & E International Vol.37, No.1

      ページ: 57-64

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Improvement of Ultrasonic Flaw Images by Electromagnetic Acoustic Transducer2004

    • 著者名/発表者名
      Eiji MATSUMOTO, Hideaki FUNAOKA
    • 雑誌名

      Studies in Applied Electromagnetic and Mechanics Vol.24

      ページ: 231-238

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Magnetoelastic Behavior of Ferromagnetic Materials Using Stress Dependent Preisach Model Based on Continuum Theory2004

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Suzuki, Eiji Matsumoto
    • 雑誌名

      International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics 19

      ページ: 485-489

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Improvement of Ultrasonic Flaw Images by Electromagnetic Acoustic Transducer2004

    • 著者名/発表者名
      Eiji MATSUMOTO, Hideaki FUNAOKA
    • 雑誌名

      Studies in Applied Electromagnetic and Mechanics 24

      ページ: 231-238

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Detection of Back-Surface Defects by Amorphous Magnetic Sensor

    • 著者名/発表者名
      Masataka Abe, Shiro Biwa, Eiji Matsumoto
    • 雑誌名

      Journal of the Japan Society of Applied Electromagnetics and Mechanics 15巻(印刷中)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Detection of Back-Surface Defects by Amorphous Magnetic Sensor

    • 著者名/発表者名
      Masataka Abe, Shiro Biwa, Eiji Matsumoto
    • 雑誌名

      Journal of the Japan Society of Applied Electromagnetics and Mechanics Vol.15, in print.

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Uniaxial Anisotropy of Fe-Ni Alloys Induced by Stress and Magnetic Field

    • 著者名/発表者名
      Yun Kyyoul, Shiro Biwa, Eiji Matsumoto
    • 雑誌名

      Journal of the Japan Society of Applied Electromagnetics and Mechanics Vol.15, in print.

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [図書] 機械工学便覧,基礎編α32005

    • 著者名/発表者名
      琵琶志朗(分担執筆)
    • 総ページ数
      202
    • 出版者
      日本機械学会編,丸善
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [図書] 機械工学便覧,基礎編α3(日本機械学会編)2005

    • 著者名/発表者名
      琵琶志朗(分担執筆)
    • 総ページ数
      202
    • 出版者
      丸善
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [文献書誌] 鈴木孝明, 松本英治: "拡張Preisachモデルを用いた磁気力学的構成式の定式化(強磁性体の応力磁化効果)"日本機械学会論文集. 69A. 1649-1656 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Eiji MATSUMOTO, Yuji KOMAGOME: "Visualization of Invisible Defects in Typical Structural Elements by Piezoelectric High-Polymer Film"International Journal of Applied Electromagnetic and Mechanics. (印刷中).

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Eiji MATSUMOTO, Hideaki FUNAOKA: "Improvement of Ultrasonic Flaw Images by Electromagnetic Acoustic Transducer"Proceedings of Electromagnetic Nondestructive Evaluation VI. (印刷中).

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 白崎琢也, 鈴木孝明, 松本英治: "頃斜機能材料アクチュエータの挙動"日本AEM学会誌. (印刷中).

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] E.Matsumoto, S.Biwa, K.Katsumi, Y.Omoto, K.Iguchi, T.Shibata: "Surface Strain Sensing with Polymer Piezoelectric Film"NDT & E International. 37. 57-64 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 北村康幸, 松本英治: "磁気音響効果を利用した応力と磁化の非破壊評価"第12回MAGDAコンファレンス講演論文集. 239-242 (2003)

    • 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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