| 研究概要 |
1.スマート機能の発現手段の開発
一昨年度の研究で得られた非定常熱応力を制御するアクチュエータ機能についての成果と,昨年度の研究で得られた未知の非定常熱負荷を検知するセンサ機能についての成果とを応用し,スマート機能を発現する手段を開発した,解析モデルは耐熱性構造材料層及び圧電センサ層とアクチュエータ層で構成された三層複合平板で,構造材料層に未知の非定常熱負荷分布が作用した場合,センサ層で測定された非定常電位差分布から未知の非定常熱負荷分布を決定し,さらにアクチュエータ層に適当な電位差を印加することによって構造材料層の非定常熱応力が常に最小になるように適応的に制御する研究を行った.併せて,数値シミュレーションを行って,非定常熱応力を適応的に制御するスマート機能が発現できていることを検証した.
2、多層複合平板の最適設計手法の開発
構造材料層と数個の電極が配置された圧電アクチュエータ層で構成された二層複合平板において,構造材料層に定常熱負荷が作用した場合に,構造材料層に生じた最大熱応力の抑制率が最大となるように,層厚と電極寸法及び印加電位差を同時に最適化する手法を開発した.併せて,数値シミュレーションを行い,設計結果を検証した.ただし,本問題は予想以上に難解であり,研究実施計画に述べたアクチュエータが2層以上の多層複合平板の場合は次年度の課題となった.
3.最適化問題の高速数値解析手法の開発
昨年度までの研究成果に基づき,さらに最適化問題を高速処理できる数値解析手法の開発を行った.応力制約条件を満たす過程における繰返し計算に計算時間の殆どが費やされていたことから,有効制約の履歴情報を利用して繰返し計算を効率化する方法を開発した結果,アクチュエータ機能が過渡現象に追従できるような応答性が実現できた.
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| 今後の研究の推進方策 |
研究実績の概要の「1.スマート機能の発現手段の開発」で応力を適応的に制御した場合の抑制率は,「2.多層複合平板の最適設計手法の開発」で応力を直接制御した場合の抑制率よりも低くなることが分った.そこで,次年度,応力を適応的に制御した場合についても多層複合平板の最適構造を調査することが課題となった.また,「2.多層複合平板の最適設計手法の開発」では,アクチュエータが多層化された場合の最適設計手法を開発する予定であったが,予想以上に難解な問題であったため,今年度はアクチュエータが1層の場合について研究を実施し,多層の場合は次年度の課題とした.
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