極限環境における水素燃料インジェクター用材料システムの圧電メゾ破壊・疲労特性解明

• 研究課題/領域番号: 21656029
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機械材料・材料力学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 進藤 裕英 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90111252)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 3,430千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 330千円); 2011年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2010年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2009年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
• キーワード: 圧電材料力学 / メゾ強度・機能学 / 数値シミュレーション / 材料試験 / 圧電材料・薄膜システム / 電気破壊・疲労 / 水素燃料インジェクター / クリーンエネルギー自動車 / 極限環境

研究概要

本研究は, 環境にやさしい高性能クリーン燃料噴射装置(インジェクター)の設計法及び信頼性・耐久性評価法開発を目的に, クリーンエネルギー車・ロケット等に用いられる水素エンジンの燃料インジェクター用材料システム(多層圧電アクチュエータ等))を取り上げ, 微視構造や局所分極回転・分域壁移動等の影響を考慮して, 極限環境における圧電力学特性やメゾ破壊・疲労特性を理論・実験両面から解明したものである.

研究成果

• [雑誌論文] Cryogenic Electromechanical Behavior of Multilayer Piezo-Actuators for Fuel Injector Applications (2011)
  • 著者名/発表者名: Yasuhide Shindo, Fumio Narita and Takayoshi Sasakura
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: Vol.110 ページ: 084510-084510
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cryogenic Electromechanical Behavior of Multilayer Piezo-Actuators for Fuel Injector Applications (2011)
  • 著者名/発表者名: Yasuhide Shindo
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 110 号: 8 ページ: 84510-84510
  • DOI: 10.1063/1.3656445
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electric Field Dependence of the Mode I Energy Release Rate in Single-Edge Cracked Piezoelectric Ceramics : Effect due to Polarization Switching/Dielectric Breakdown (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Shindo, et al
  • 雑誌名: Acta Mechanica 巻: (未定)(In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electric Delayed Fracture and Localized Polarization Switching of Cracked Piezoelectric Ceramics in Three-Point Bending (2010)
  • 著者名/発表者名: F.Narita, et al
  • 雑誌名: International Journal of Damage Mechanics 巻: 19 ページ: 285-300
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fatigue Crack Propagation in Three-Point Bending Piezoceramics under Electromechanical Loading (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Shindo
  • 雑誌名: AES Technical Reviews Journals, Part B 1 ページ: 11-21
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electromec-hanical Response of Multilayered Piezoelectric Composites from Room to Cryogenic Temperatures for Fuel Injector Applications
  • 著者名/発表者名: Yasuhide Shindo, Takayoshi Sasakura and Fumio Narita, Dynamic
  • 雑誌名: ASME Journal of Engineering Materials and Technology 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic Electromechanical Response of Multilayered Piezoelectric Composites from Room to Cryogenic Temperatures for Fuel Injector Applications
  • 著者名/発表者名: Yasuhide Shindo
  • 雑誌名: ASME Journal of Engineering Materials and Technology 巻: (未定)(In press)
  • 査読あり
• [学会発表] 燃料インジェクター用多層圧電アクチュエータの極低温電気力学応答 (2012)
  • 著者名/発表者名: 進藤裕英, 成田史生
  • 学会等名: 第24回「電磁力関連のダイナミックス」
  • 発表場所: 富山国際会議場
  • 年月日: 2012-05-16
• [学会発表] 極低温における燃料インジェクター用多層圧電アクチュエータの動的電気力学応答 (2012)
  • 著者名/発表者名: 成田史生, 進藤裕英
  • 学会等名: 第61回理論応用力学講演会
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所
  • 年月日: 2012-03-08
• [学会発表] 極低温環境における燃料インジェクター用多層圧電アクチュエータの電気力学応答 (2011)
  • 著者名/発表者名: 笹倉崇義, 進藤裕英, 成田史生
  • 学会等名: 日本機械学会M & M2011材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 九州工業大学
  • 年月日: 2011-07-17
• [学会発表] 極低温環境における燃料インジェクター用多層圧電アクチュエータの電気力学応答 (2011)
  • 著者名/発表者名: 笹倉崇義
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2011材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 九州工業大学
  • 年月日: 2011-07-17
• [学会発表] Electromechanical Response of Multilayer Piezoelectric Actuators for Fuel Injectors from Room to Cryogenic Temperatures (2011)
  • 著者名/発表者名: Yasuhide Shindo, Fumio Narita, Koji Sato and Takayoshi Sasakura
  • 学会等名: 3rd International Conference on Heterogeneous Material Mechanics(基調講演)
  • 発表場所: Bao Dao resort, ChongMing Island, Shanghai, China
  • 年月日: 2011-05-25
• [学会発表] Electromechanical Response of Multilayer Piezoelectric Actuators for Fuel Injectors from Room to Cryogenic Temperatures (2011)
  • 著者名/発表者名: Yasuhide Shindo
  • 学会等名: 3rd International Conference on Heterogeneous Material Mechanics
  • 発表場所: Bao Dao resort, ChongMing Island, Shanghai, China(基調講演)
  • 年月日: 2011-05-25
• [学会発表] Electromechanical Response of Multilayer Piezoelectric Actuators for Fuel Injectors from Room to Cryogenic Temperatures (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Shindo
  • 学会等名: ICHMIM2011
  • 発表場所: Shanghai, China
• [学会発表] Delayed Fracture of Cracked Piezoelectric Ceramics under Electromechanical Loading in Three-Point Bending (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Shindo
  • 学会等名: The 12th International Conference on Fracture
  • 発表場所: Ottawa, Canada
• [図書] Piezomechanics in PZT Stack Actuators for Cryogenic Fuel Injectors, Smart Actuation and Sensing Systems-Recent Advances and Future Challenges (2012)
  • 著者名/発表者名: Yasuhide Shindo, Fumio Narita, InTech Publishing Company
  • 出版者: InTech Publishing Company(in press)
• [図書] Piezomechanics in PZT Stack Actuators for Cryogenic Fuel Injectors, Smart Actuation and Sensing Systems-Recent Advances and Future Challenges (2012)
  • 著者名/発表者名: Yasuhide Shindo
  • 出版者: InTech Publishing Company(In press)