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圧電素子のセンサ・発電機能を利用した無電源構造ヘルスモニタリング法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 22656194
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 航空宇宙工学
研究機関東北大学

研究代表者

福永 久雄  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50134664)

研究分担者 胡 寧  千葉大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60250685)
亀山 正樹  信州大学, 工学部, 准教授 (30302178)
研究期間 (年度) 2010 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
3,650千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 450千円)
2011年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2010年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
キーワード損傷同定 / 衝撃損傷 / 損傷予測 / 構造ヘルスモニタリング / ラム波 / CFRP / エネルギーハーベスティング / 荷重同定 / 位置同定 / モニタリング / 航空機
研究概要

本研究では、圧電素子を内蔵したCFRP構造について、圧電素子のアクチュエータ・センサ機能を利用して衝撃損傷・疲労損傷を自動的・実時間で検知する構造ヘルスモニタリング法を開発するとともに、圧電素子の発電機能を利用して得られる電気エネルギーをアクチュエータ・センサネットワーク駆動、および、無線送信に供給する無電源構造ヘルスモニタリングシステムを構築した。

報告書

(3件)
  • 2011 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2012 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (17件) (うち査読あり 13件) 学会発表 (7件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] 実験的変換行列を用いた平板の実時間衝撃荷重同定2012

    • 著者名/発表者名
      跡部哲士, 胡寧, 福永久雄
    • 雑誌名

      日本航空宇宙学会論文集

      巻: 60 ページ: 48-55

    • NAID

      10030642003

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impact Force Identification of CFRP Structures Using Experimental Transfer Matrices2011

    • 著者名/発表者名
      S. Atobe, H. Fukunaga and N. Hu
    • 雑誌名

      CMC Computers, Materials & Continua

      巻: 26 ページ: 67-90

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A New Inverse Algorithm for Tomographic Reconstruction of Damage Images Using Lamb Waves, CMC Computers2011

    • 著者名/発表者名
      M. Morii, N. Hu, H. Fukunaga, J. H. Li, Y. L. Liu, S. Atobe, Alamusi and J. H. Qiu
    • 雑誌名

      Materials & Continua

      巻: 26 ページ: 37-66

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Piezoresistive Strain Sensors Made from Carbon Nanotubes Based Polymer Nanocomposites2011

    • 著者名/発表者名
      Alamusi, N. Hu, H. Fukunaga, S. Atobe, Y. Liu and J. H. Li
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 11 ページ: 10691-10723

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書 2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Relative Reflection Intensity of Lamb Waves from Elliptically-shaped Damages in Metallic Plates2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Liu, N. Hu, Alamusi, T. Watanabe, Y. Koshin, Y. P. Cao and H. Fukunaga
    • 雑誌名

      Smart Materials and Structures

      巻: 20

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Carbon Nanotube/Polymer Strain Sensor with Linear and Anti-symmetric Piezoresistivity2011

    • 著者名/発表者名
      G. Yin, N. Hu, Y. Karube, Y. Liu, Y. Li and H. Fukunaga
    • 雑誌名

      J. Composite Materials

      巻: 45 ページ: 1315-1323

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Relative reflection intensity of Lamb waves from elliptically-shaped damages in metallic plates2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Liu, N.Hu, Alamusi, T.Watanabe, Y.Koshin, Y.Cao, H.Fukunaga
    • 雑誌名

      SMART MATERIALS AND STRUCTURES

      巻: 20 号: 7 ページ: 75010-75010

    • DOI

      10.1088/0964-1726/20/7/075010

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A New Inverse Algorithm for Tomographic Reconstruction of Damage Images Using Lamb Waves2011

    • 著者名/発表者名
      M.Morii
    • 雑誌名

      CMC Computers, Materials & Continua

      巻: 26 ページ: 37-66

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] (解説)CFRP構造の衝撃荷重同定と構造ヘルスモニタリング2010

    • 著者名/発表者名
      福永久雄
    • 雑誌名

      設計工学

      巻: 45 ページ: 320-327

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [雑誌論文] (展望)構造物に内蔵したセンサによる構造健全性診断技術2010

    • 著者名/発表者名
      福永久雄, 跡部哲士
    • 雑誌名

      信頼性

      巻: 32 ページ: 299-306

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Optimal Excitation Frequency of Lamb Waves for Delamination Detection in CFRP Laminates2010

    • 著者名/発表者名
      N. Hu, Y. Liu, Y. Li, X. Peng and B. Yan
    • 雑誌名

      Journal of Composite Materials

      巻: 44 ページ: 1643-1663

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation on Sensitivity of A Polymer/Carbon Nanotube Composite Strain Sensor2010

    • 著者名/発表者名
      N. Hu, Y. Karube, M. Arai, T. Watanabe, C. Yan, Y. Li, Y. Liu and H. Fukunaga
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 48 ページ: 680-687

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 圧電素子によるエネルギ回収を利用したCFRPはり構造の準能動的制振2010

    • 著者名/発表者名
      亀山正樹, 高柳宜孝, 福永久雄
    • 雑誌名

      日本航空宇宙学会論文集

      巻: 59 ページ: 340-348

    • NAID

      10027680934

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 圧電繊維アクチュエータを用いたCFRP積層板の単一モード振動制御2010

    • 著者名/発表者名
      亀山正樹, 宮本裕二, 福永久雄
    • 雑誌名

      日本複合材料学会誌

      巻: 36 ページ: 222-229

    • NAID

      10029880592

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 圧電素子によるエネルギ回収を利用したCFRPはり構造の準能動的制振2010

    • 著者名/発表者名
      亀山正樹
    • 雑誌名

      日本航空宇宙学会論文集

      巻: 58 ページ: 340-348

    • NAID

      10027680934

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 構造物に内蔵したセンサによる構造健全性診断技術2010

    • 著者名/発表者名
      福永久雄
    • 雑誌名

      信頼性

      巻: 32(展望) ページ: 299-309

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [雑誌論文] CFRP構造の衝撃荷重同定と構造ヘルスモニタリング2010

    • 著者名/発表者名
      福永久雄
    • 雑誌名

      設計工学

      巻: 45(解説) ページ: 412-419

    • NAID

      10026607393

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Impact Force Identification of CFRP Stiffened Panels Using Radiated Sound Waves2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Tanaka, S. Atobe and H. Fukunaga
    • 学会等名
      JISSE-12
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2011-11-10
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書 2011 研究成果報告書
  • [学会発表] 圧電素子による弾性波を用いた平板・殻構造の損傷検出2011

    • 著者名/発表者名
      跡部哲士, 樋口暁, 原田邦彦, 福永久雄
    • 学会等名
      JCOSSAR 2011
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2011-10-12
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Real-time Impact Force Identification of CFRP Laminated Plates Using Sound Waves2011

    • 著者名/発表者名
      S. Atobe, H. Kobayashi, N. Hu and H. Fukunaga
    • 学会等名
      18th ICCM
    • 発表場所
      Jeju Island, Korea
    • 年月日
      2011-08-21
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Identification of Impact Force Acting on CFRP Structures Using Experimental Transfer Matrices2010

    • 著者名/発表者名
      S. Atobe, N. Hu and H. Fukunaga
    • 学会等名
      3rd APWSHM
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2010-11-30
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Delamination Detection in CFRP Laminates Using A0 and S0 Lamb Wave Modes2010

    • 著者名/発表者名
      N. Hu, Y. L. Liu, H. Fukunaga and Y. Li
    • 学会等名
      Fifth International Conference on Fatigue of Composites
    • 発表場所
      南京, 中国
    • 年月日
      2010-10-16
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Delamination Detection in CFRP Laminates Using A_0 and S_0 Lamb Wave Modes2010

    • 著者名/発表者名
      N.Hu
    • 学会等名
      Proc.5th International Conference on Fatigue of Composites
    • 発表場所
      Nanjing, China
    • 年月日
      2010-10-16
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Real-Time Impact Force Identification of CFRP Structures Using Experimental Transfer Matrices2010

    • 著者名/発表者名
      S. Atobe, N. Hu and H. Fukunaga
    • 学会等名
      14th US-Japan Conf. on Composite Materials
    • 発表場所
      Ohio, USA
    • 年月日
      2010-09-20
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.ssl.mech.tohoku.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.ssl.mech.tohoku.ac.jp

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.ss1.mech.tohoku.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書

URL: 

公開日: 2010-08-23   更新日: 2016-04-21  

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