| 研究概要 |
本研究は,環境適合型次世代知的電子システム,高性能マイクロ・ナノデバイス等の設計法及び信頼性・耐久性評価法を開発することを目的に,先端圧電材料・薄膜システムの破壊・疲労特性等に及ぼす電場及び分域壁移動・分極回転の影響解明に関する理論的・実験的研究を行ったものである.得られた成果を要約すると以下の通りである.
1.き裂を有する圧電セラミックスの平面ひずみ問題を有限要素解析(局所分極回転の影響考慮)し,非線形電気破壊力学的挙動を解明した.
2.(a)電揚下における片側縁き裂を有する圧電セラミックスの三点曲げによる遅れ破壊・局所分極回転に関する有限要素解析・実験を行い,エネルギー解放率や破断時間に及ぼす電場・分極の影響を解明した.また,き裂面電気的境界条件(Permeable, Discharging, Open及びImpermeableき裂)についても考察を加えた.(b)片側縁き裂を有する圧電セラミックスの三点曲げ動疲労(定負荷速度)試験を行い,破壊荷重に及ぼす電場・力学的負荷速度の影響を解明した.また,エネルギー解放率の有限要素解析を行い,理論・実験両面から検討を加え,き裂進展速度のエネルギー解放率依存性についても考察した.
3.交流電場下における傾斜機能圧電トランスデューサの動的曲げに関する非線形有限要素解析(分域壁移動の影響考慮)・実験を行い,感知・応答特性を解明した.
4.完全・部分分極積層圧電アクチュエータの応答特性に関する非線形有限要素解析・実験を行い,出力変位及び表面・内部電極端近傍電気力学場集中に及ぼす電場・分極回転の影響を解明した.
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