マルチフェロイクスからなるマイクロ・ナノスケール構造体設計のための数理熱弾性解析

• 研究課題/領域番号: 25420026
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機械材料・材料力学
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 大多尾 義弘 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10275274)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2013年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 材料力学 / 連続体力学 / マルチフェロイクス / マイクロ・ナノスケール / 熱弾性解析 / マルチフェロイクス材料 / スケール依存性 / マルチフェロィクス材料

研究成果の概要

圧電材料と磁歪材料からなるマルチフェロイクス材料を取り上げ、圧電材料と磁歪材料を線形圧電磁熱弾性として統一的に定式化する。熱弾性場、電場、磁場の連成を考慮し、非フーリエの法則を用いた熱伝導解析と非局所弾性理論を導入した。ボクセル有限要素法を用いて、マルチフェロイクス材料からなる平板状のナノスケール構造体におけるスケール効果を調べた。また、均質等方性の中空円筒のモデルにおいて、非フーリエの法則を用いた温度解の厳密解を導出し、数値計算により非フーリエ効果が温度分布や熱応力分布に及ぼす影響を調べた。

研究成果

• [雑誌論文] Transient Thermoelastic Analysis for a Multilayered Hollow Cylinder with Piecewise Power Law due to Asymmetric Surface Heating (2014)
  • 著者名/発表者名: Ootao, Y., Ishihara, M.
  • 雑誌名: Acta Mechanica 巻: 225 号: 10 ページ: 2903-2922
  • DOI: 10.1007/s00707-014-1204-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transient Thermoelastic Analysis of a Laminated Hollow Cylinder Constructed of Isotropic Elastic and Magneto-Electro-Thermoelastic Materials (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Ootao, Masayuki Ishihara
  • 雑誌名: Advances in Materials Science and Applications 巻: 2 ページ: 48-59
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional solution for transient thermoelastic problem of a functionally graded rectangular plate with piecewise exponential law (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Ootao, Masayuki Ishihara
  • 雑誌名: Composite Structures 巻: 106 ページ: 672-680
  • 査読あり
• [雑誌論文] Asymmetric transient thermal stress of a functionally graded hollow cylinder with piecewise power law (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Ootao, Masayuki Ishihara
  • 雑誌名: Structural Engineering and Mechanics 巻: 47 号: 3 ページ: 421-442
  • DOI: 10.12989/sem.2013.47.3.421
  • 査読あり
• [雑誌論文] 平板の形状制御を目的とした圧電配置の設計 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大多尾義弘, 川端亮平, 亀尾佳貴, 石原正行
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集（A編） 巻: 79 ページ: 813-826
  • NAID: 130003374665
• [学会発表] Exact solution of transient thermal stress problem of a multilayered magneto-electro-thermoelastic hollow cylinder in the generalized plane strain state (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Ootao, Chengyuan Luo, Masayuki Ishihara
  • 学会等名: the 5th Asian Conference on Mechanics of Functional Materials and Structures
  • 発表場所: 上海（中国）
  • 年月日: 2016-10-15
  • 国際学会
• [学会発表] Transeint thermoelastic problem for a functionally graded cylindrical panel with piecewise power law (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Ootao, Masayuki Ishihara
  • 学会等名: ACMFMS 2014
  • 発表場所: Nara Prefectural New Public Hall (奈良県奈良市)
  • 年月日: 2014-10-12
• [学会発表] Optimization of functionally graded rectangular plate with piecewise exponential nonhomogeneity for thermal stress relaxation (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Ootao, Tomoya Usuki, Masayuki Ishihara, Yoshitaka Kameo
  • 学会等名: ACMFMS 2014
  • 発表場所: Nara Prefectural New Public Hall (奈良県奈良市)
  • 年月日: 2014-10-12
• [学会発表] Designing layout of piezoelectric materials for shape control of plates (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Ootao, Eiji Aida, Yoshitaka Kameo, Masayuki Ishihara
  • 学会等名: ACMFMS 2014
  • 発表場所: Nara Prefectural New Public Hall (奈良県奈良市)
  • 年月日: 2014-10-11
• [学会発表] Transient thermoelastic analysis of a functionally graded hollow sphere with piecewise power law (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Ootao, Masayuki Ishihara
  • 学会等名: 5th European Conference on Computational Mechanics
  • 発表場所: Barcelona (Spain)
  • 年月日: 2014-07-22
• [学会発表] マルチフェロイクス材料からなる構造体のボクセル有限要素解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中野淳, 大多尾義弘, 亀尾佳貴, 石原正行
  • 学会等名: 日本機械学会関西支部第８９期定時総会講演会
  • 発表場所: 堺市, 大阪府
• [学会発表] Transient thermoelastic analysis for a functionally graded hollow circular disk with piecewise power law due to asymmetric heating (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Ootao, Masayuki Ishihara
  • 学会等名: The 10th International Congress on Thermal Stresses
  • 発表場所: Nanjing, China
• [学会発表] Optimization of ｍaterial ｃomposition to ｍinimize ｔhermal ｓtresses in a ｆunctionally ｇraded ｈollow ｓphere with ｐiecewise ｐower ｌaw (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Ootao, Akihiro Kakiuchi, Yoshitaka Kameo and Masayuki Ishihara
  • 学会等名: The 10th International Congress on Thermal Stresses
  • 発表場所: Nanjing, China