システム融合設計による自動車用知的構造要素の開発

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12555061
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 谷 順二 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (30006192)
• 研究分担者: 村井 正徳 東北大学, 流体科学研究所, 助手 (90292284) ; 裘 進浩 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (60241585) ; 高木 敏行 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (20197065) ; 漆山 雄太 (株)本田技研研究所, 栃木研究所, 主幹研究員(研究職) ; 林 直義 (株)本田技研研究所, 栃木研究所, 主幹研究員(研究職)
• キーワード: 圧電アクチュエータ / 同時最適設計法 / 圧電ファイバー / ハンドル / ロボットアーム / スマートボード

研究概要

本年度は、圧電素子を埋め込んだCFRPとGFRPスマートボードを作製し、圧電素子によるヘルスモニタリングと振動制御を行った。
圧電素子のインビ-ダンスの変化よニューラルネットワークを用いて、スマートボードの付加質量と穴の位置同定に成功した。
また、複数の内臓圧電素子を用いて、セルフセンシングアクチュエータによるスマートボードの高次モードの制御に成功した。
(制御用)アクチュエータについては、厚み方向に材料の成分を傾斜させることによって、屈曲型圧電素子を作製した。
従来のバイモルフアクチュエータと比較して、材料特性の不連続による応用集中を緩和させ、10倍以上の耐久性を得た。
設計方法について、今までの構造系と制御系の同時最適化設計に加えて、構造のトポロジーと制御系の同時最適の手法を提案し、板状部品に適用することによって、その有効性を確認した。

研究成果

• [文献書誌] Y.Zhu, J.Qiu & L.Tani: "Simultaneous Structure-Control Optimization of a Streering Wheel for Vibration Suppression"JSME International Journal, C. Vol.45 No.1. 127-135 (2002)
• [文献書誌] J.Qiu, J.Tani, D.Osanai, Y.Urushiyama & D.Lewinnek: "High-Speed response of SMA actuators"International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics. Vol.12. 87-100 (2001)
• [文献書誌] M.A.Rahman, J.Qiu & J.Tani: "Buckling and postbuckling characteristics of the superelastic SMA columns"International Journal of Solids and Structures. 38. 9253-9265 (2001)
• [文献書誌] 漆山 雄太, D.Lewinnek, 裘 進浩, 谷 順二: "形状記憶合金で作られた柱の座屈現象について(第1報、曲り柱の座屈と双晶変形の効果)"日本機械学会論文集(A編). 67巻659号. 46-53 (2001)
• [文献書誌] H.Takahashi, K.Kato, J.Qiu, J.Tani & K.Nagata: "Fabrication of High-Performance Lead Zirconate Titanate Actuators Using the Microwave and Hot-Press Hybrid Sintering Processes"Japan Journal of Applied Physics. Vol.40 Part1 No.7. 4611-4614 (2001)
• [文献書誌] H.Takahashi, K.Kato, J.Qiu, & J.Tani: "Property of Lead Zirconate Titanate Actuator Manufactured with Microwave Sintering Process"Japan Journal of Applied Physics. Vol.40 Part1 No.2A. 724-727 (2000)