| 研究課題/領域番号 |
21K03774
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| 研究機関 | 大阪府立大学 |
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研究代表者 |
石原 正行 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60283339)
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| 研究分担者 |
亀尾 佳貴 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 助教 (60611431)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | D∞対称性 / 湿熱電気弾性理論 / 生分解性ポリマー / ポリ乳酸 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は，特異な異方性(D∞対称性)を持つ圧電材料(PLA[ポリ乳酸])からなる屈曲・ねじれ動作を兼ね備える知的構造物に対して，使用環境を考慮した合理的な設計手法の確立を目指して，材料の異方性を考慮した湿熱電気弾性基礎理論を構築し，構造物内の湿熱電気弾性場を解明することを目的としている．本年度は以下の成果を得た．
D∞対称性の成り立ちを考慮し，元となるD2対称性に対する構成方程式に座標変換則・材料複合則を適用することによりD∞対称性に対する構成方程式を導出した．この成果を用いて，温度項・湿度項の影響も含めたうえで，D∞圧電体に対するポテンシャル関数を用いた3次元湿熱電気弾性場解析手法を構築し，ポテンシャル関数が満たすべき基礎方程式を明らかにした．さらに，数値計算により温度と湿度の影響を比べたところ，湿度の影響がはるかに大きいことから，温度・湿度間の連成効果は一旦除外して，どちらか一方の場の影響を統一的に取り扱ったうえで，帯板状．円柱状の物体における湿熱電気弾性場諸量（温度・湿度・変位・ひずみ・応力・電位・電場・電気変位）を理論的に明らかにしたうえで，数値計算により，その分布を詳細に調査し，材料のもつ特異な異方性が湿熱電気弾性場分布におよぼす影響を明らかにした．これらの成果は，従前の実験的手法では解析しえなかったものであり，上述の知的構造物の合理的設計手法の確立に貢献するものであるため，学術雑誌にて発表するために準備中である．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度に予定していた「D∞対称性に対する構成方程式の導出」および「D∞圧電体に対する湿熱電気弾性場解析手法の構築」を達成するとともに，次年度で予定していた基本的な形状の構造物に対する湿熱電気弾性場の解明に着手したことから，計画よりは進展していると考えられる．一方で，温度・湿度間の連成効果を一旦除外したという意味においては，計画よりも遅れていると考えられる．これらを総合的に考慮して「おおむね順調に進展している」と判断した．
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| 今後の研究の推進方策 |
以後は，屈曲・ねじれ動作を兼ね備える知的構造物に対する使用環境を考慮した合理的な設計手法の確立を目標として，可能であれば温度・湿度間の連成効果を完全に考慮した上で，より複雑な形状モデルに対する湿熱電気弾性場の解明にあたる．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本年度に予定通り「D∞対称性に対する構成方程式の導出」および「D∞圧電体に対する湿熱電気弾性場解析手法の構築」を実施した結果，次年度で予定していた「基本的な形状の構造物に対する湿熱電気弾性場の解明」に着手した方が適切であることが分かり，その実施を優先したため，当初予定していた成果発表を次年度に行うことにしたため未使用額が生じた．そのため，次年度では当初予定に加えて，延期した成果発表を行うための費用が必要となり，未使用額はその経費に充てることとした．
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