| 研究課題/領域番号 |
11450040
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
機械材料・材料力学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
進藤 裕英 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90111252)
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| 研究分担者 |
成田 史生 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10312604)
堀口 勝三 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30219224)
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| 研究期間 (年度) |
1999 – 2001
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| キーワード | 弾性論 / 電気破壊力学 / 数理解析 / 有限要素解析 / 材料試験 / 圧電セラミックス / 電気弾性相互干渉 / 知的・電子材料システム |
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| 研究概要 |
本研究は、先進圧電材料システムの破壊・変形挙動に及ぼす電場・波動場の影響解明に関する理論的・実験的研究を行ったものでる。すなわち、知的・電子材料システムの設計・開発及び安全性評価に資することを目的に、3年間の研究を実施し、以下の成果を得た。
1.き裂を有する圧電セラミックスの電気弾性解析を行い、応力拡大係数・エネルギー解放率・エネルギー密度・疲労き裂成長速度に及ぼす圧電特性・電場・力学的負荷(ひずみ制御・応力制御)の影響を解明した。また、き裂面電気的境界条件についても考察を加えた。
2.(a)圧電繊維複合材料の面外せん断波(SH波)散乱問題を理論解析し、複合材料中を伝播する有効平面SH波の位相速度・振幅減衰の円振動数依存性に及ぼす電場・界面すべりの影響を解明した。また、圧電繊維複合材料のSH波散乱解析を電場の影響を考慮して行い、介在物近傍の電気弾性場及び動的応力・電場集中の円振動数依存性を解明した。(b)圧電繊維複合材料に存在する界面き裂によるSH波散乱問題を理論解析し、動的応力拡大係数・動的エネルギー解放率・散乱断面積・電位の円振動数依存性に及ぼす界面剥離・圧電特性の影響を解明した。
3.圧電セラミックスの圧子圧入(IF : Indentation Fracture)・予き裂導入破壊(SEPB : Single-Edge Precracked Beam)試験を行い、破壊・変形特性に及ぼす電場の影響を解明した。また、有限要素解析を行い、応力拡大係数・エネルギー解放率に及ぼす電場の影響を解明して、実験結果に理論的検討を加えた。
4.圧電セラミックスの改良型小型パンチ(MSP : Modified Small Punch)試験・有限要素解析を行い、破壊時の荷重・変位及び臨界MSPエネルギー(破壊までに試験片に蓄えられるMSPエネルギー)に及ぼす電場の影響を解明した。また、IF・SEPB試験結果とMSP試験結果を比較・検討し、電気破壊靱性評価に考察を加えた。
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