| 研究概要 |
圧電セラミックスは、圧電効果を有する異方性材料で、電場と機械的変形との間に固有の連成効果を有し、誘電分極とは別に機械的応力によって分極を起こす物質であるため、圧電セラミックス破壊強度評価にあたっては、電気材料力学的研究を実施する必要がある。また、圧電セラミックス応用素子設計、高強度圧電セラミックス材料開発に資するためには、複雑な物性に支配される圧電セラミックスに対する電気破壊力学の理論的検討を行い、圧電セラミックスの電気破壊の実相解明が必要となる。本研究では、以上の点に鑑み、圧電セラミックスに対する電気材料力学の基礎式を導き、き裂の電気弾性解析を行い、電気破壊現象を解明した。得られた成果を要約すると、以下の通りである。
1.電気材料力学の一般理論を基に、圧電セラミックスに対する電気材料力学の工学上有用な基礎式を誘導し、圧電セラミックスの電気力学的挙動解明を可能にした。
2.圧電セラミックスの電気材料力学的挙動に関する基礎的検討を行った。
(a)圧電セラミックスの電気弾性板理論について検討し、基礎式を導き,曲げを受ける圧電セラミックスの変形・応力を解明した。特に、破壊強度に重要な影響を及ぼす圧電セラミックスの分極依存性にも注目し、検討を加えた。
(b)圧電セラミックスの曲げ解析を行い、製造過程においてプレス成形を行う圧電セラミックスのプレス方向依存性および分極方向依存性について検討した。
3.圧電セラミックスに対する電気破壊力学の数理解析を行い、基礎的検討を行った。すなわち、き裂を有する圧電セラミックス帯板に面外せん断負荷が作用する場合の電気弾性問題を理論解析し、応力拡大係数、エネルギ-解放率に注目して結果をグラフに示し、詳細な検討を加えた。
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