多方向動作形状記憶複合材料の開発と長期機能特性評価の研究

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23560103
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機械材料・材料力学
• 研究機関: 愛知工業大学
• 研究代表者: 戸伏 壽昭 愛知工業大学, 工学部, 教授 (70103231)
• 連携研究者: 北村 一浩 愛知教育大学, 教育学部, 准教授 (40332035)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: インテリジェント材料 / 形状記憶合金 / 形状記憶ポリマー / 複合材料 / 形状記憶効果 / 超弾性 / 疲労 / マルテンサイト変態

研究概要

２種類の形状記憶合金テープおよび形状記憶ポリマーフィルムを積層した形状記憶複合複合ベルトでは、加熱と冷却で３方向の曲げ変形特性が現れる。形状記憶合金ワイヤーに窒素イオンを注入すると、曲げ疲労寿命が長くなる。応力制御のサブループ負荷を受ける形状記憶合金では、クリープとクリープ回復、および応力緩和と応力回復が現れる。形状記憶合金テープのねじり疲労寿命曲線はべき関数で表される。形状記憶合金テープによるドアの自動開閉モデルと自動開閉するブラインドモデルの２種類の小型アクチュエータを開発した。

研究成果

• [雑誌論文] 応力制御サブループ負荷におけるTiNi形状記憶合金の応力緩和および応力回復 (2014)
  • 著者名/発表者名: 武田亘平、松井良介、戸伏壽昭
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集 巻: 80巻、809号 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1299/transjsme.2014smm0002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transformation-Induced Relaxation and Stress Recovery of TiNi Shape Memory Alloy (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Takeda, R. Matsui, H. Tobushi, E. Pieczyska
  • 雑誌名: Materials 巻: vol.7 ページ: 1912-1926
  • 査読あり
• [雑誌論文] Levintant-Zayonts and S. Kucharski, Influence of Nitrogen Ion Implantation on Deformation and Fatigue Properties of TiNi Shape Memory Alloy Wire (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Takeda, H. Tobushi, K. Mitsui, N.
  • 雑誌名: Arch. Mech. 巻: vol.65, No. 5 ページ: 391-405
  • 査読あり
• [雑誌論文] Creep and Creep Recovery under Stress-Controlled Subloop Loading in TiNi Shape Memory Alloy (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Takeda, R. Matsui, H. Tobushi, E.A. Pieczyska
  • 雑誌名: Arch. Mech. 巻: vol.65, No. 5 ページ: 429-444
  • 査読あり
• [雑誌論文] Torsional Deformation Characteristics of TiNi SMA Tape and Application to Rotary Actuator (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Tobushi, E. Pieczyska, K. Miyamoto, K. Mitsui
  • 雑誌名: J. Alloys and Compounds 巻: vol.577S ページ: S745-S748
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transformation-Induced Creep and Creep Recovery of Shape Memory Alloy (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Takeda, H. Tobushi and E. A. Pieczyska
  • 雑誌名: Materials 巻: vol.5 ページ: 909-921
  • 査読あり
• [雑誌論文] Torsional Properties of TiNi Shape Memory Alloy Tape for Rotary Actuator (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Takeda, H. Tobushi, K. Mitsui, Y. Nishimura and K. Miyamoto
  • 雑誌名: Journal of Materials Engineering and Performance 巻: vol.21 ページ: 2680-2683
  • 査読あり
• [雑誌論文] Performance and Design of Precision-Cast Shape Memory Alloy Brain Spatula (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Tobushi, K. Mitsui, K. Takeda, K. Kitamura and Y. Yoshimi
  • 雑誌名: Journal of Theoretical and Applied Mechanics 巻: vol.50, No. 3 ページ: 855-869
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impact of Strain Rate on Thermomechanical Coupling Effects in TiNi SMA Subjected to Compression (2012)
  • 著者名/発表者名: E. A. Pieczyska, H. Tobushi, K. Kulasinski and K. Takeda
  • 雑誌名: Materials Transaction 巻: vol.53, No. 11 ページ: 1905-1909
  • 査読あり
• [雑誌論文] Martensite Transformation Bands Studied in TiNi Shape Memory Alloy by Infrared and Acoustic Emission Techniques (2012)
  • 著者名/発表者名: E. A. Pieczyska, H. Tobushi, K. Takeda, D. Stroz, Z. Ranachowski, K. Kulasinski, S. Kudela Jr. and J. Luckner
  • 雑誌名: Kovove Materials 巻: vol.50 ページ: 309-318
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superelastic Deformation of TiNi Shape Memory Alloy Subjected to Various Subloop Loadings (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Takeda, H. Tobushi, K. Miyamoto and E. A. Pieczyska
  • 雑誌名: Mater. Trans. 巻: vol.53, No. 1 ページ: 217-223
  • 査読あり
• [雑誌論文] 形状記憶合金熱エンジンの出力特性と応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 戸伏壽昭、宮本浩司、三井健人
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集(A編) 巻: 77巻777号 ページ: 754-758
  • 査読あり
• [雑誌論文] 形状記憶複合帯板の3方向曲げ挙動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 戸伏壽昭、林俊一、伊達功祐、西村泰彦
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集(A編) 巻: 77巻777号 ページ: 759-763
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel Shape Memory Actuator (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Tobushi, K. Miyamoto, Y. Nishimura and K. Mitsui
  • 雑誌名: Journal of Theoretical and Appl. Mech. 巻: vol.49, No. 3 ページ: 927-943
  • 査読あり
• [雑誌論文] TiNi形状記憶合金のサブループ超弾性変形 (2011)
  • 著者名/発表者名: 武田亘平、戸伏壽昭、宮本浩司、E. A. Pieczyska
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集(A編) 巻: 77巻781号 ページ: 1509-1517
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-Way Actuation of Shape Memory Composite (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Tobushi, S. Hayashi, E. Pieczyska, K. Date and Y. Nishimura
  • 雑誌名: Arch. Mech. 巻: vol.63, No. 5-6 ページ: 443-457
  • 査読あり
• [雑誌論文] TiNi Shape Memory Alloy Tension at Various Temperatures–Infrared Imaging of Shape Memory Effect and Pseudoelasticity (2011)
  • 著者名/発表者名: E. A. Pieczyska and H. Tobushi
  • 雑誌名: Mechanics and Control 巻: vol.30, No. 1 ページ: 20-26
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Transformation Bands in TiNi SMA for Various Stress and Strain Rates Studied by Fast and Sensitive Infrared Camera
  • 著者名/発表者名: E. A. Pieczyska, H. Tobushi and K. Kulasinski
  • 雑誌名: Smart Materials and Structures 巻: vol.22 ページ: 035007
  • DOI: 10.1088/0964-1726/22/3/035007,2013
  • 査読あり
• [学会発表] Shape-Memory Composite Actuator with SMA and SMP (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Tobushi, K. Takeda, R. Matsui and S. Hayashi
  • 学会等名: Proc. of The 19^<th> International Conference on Composite Materials
  • 発表場所: Montreal, Canada(pp. 9285-9295)
  • 年月日: 20130728-0802
• [学会発表] Development of Stress-Induced Martensitic transformation in TiNi Shape Memory Alloy (2013)
  • 著者名/発表者名: E.A. Pieczyska and H. Tobushi
  • 学会等名: Proc. of International Conference on Shape Memory and Superelastic Technologies
  • 発表場所: Prague, Czech Republic(pp. 225-226)
  • 年月日: 20130520-24
• [学会発表] Mechanical and Infrared Thermography Analysis of Shape Memory Polyurethane (2013)
  • 著者名/発表者名: E.A. Pieczyska, M. Maj, K. Kowalczyk-Gajewska, M. Staszczak, H. Tobushi, S. Hayashi and M. Cristea
  • 学会等名: Proc. of International Conference on Shape Memory and Superelastic Technologies
  • 発表場所: Prague, Czech Republic(pp. 282-283)
  • 年月日: 20130520-24
• [学会発表] TiNi SMA Subjected to Compression–Thermomechanical Effects Investigated with IR Technique (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Kulasinski, E.A. Pieczyska, H. Tobushi and K. Takeda
  • 学会等名: 38^<th> Solid Mechanics Conference
  • 発表場所: Warsaw, Poland(pp. 290-291)
  • 年月日: 20120827-31
• [学会発表] Influence of Nitrogen Ion Implantation on Deformation and Fatigue Properties of TiNi Shape-Memory Alloy Wire (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Mitsui, K. Takeda, H. Tobushi, N. Levintant-Zayonts and S. Kucharski
  • 学会等名: 38^<th> Solid Mechanics Conference
  • 発表場所: Warsaw, Poland(pp. 292-293)
  • 年月日: 20120827-31
• [学会発表] Creep Behavior under Stress-Controlled Subloop Loading in tiNi Shape Memory Alloy (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Takeda, H. Tobushi and E.A. Pieczyska
  • 学会等名: 38^<th> Solid Mechanics Conference
  • 発表場所: Warsaw, Poland(pp. 296-297)
  • 年月日: 20120827-31
• [学会発表] Rotary Actuator Using Torsional Deformation of Shape Memory Alloy Tape (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Takeda, Y. Nishimura, K. Mitsui and H. Tobushi
  • 学会等名: International Workshop on Piezoelectric Materials and Applications in Actuators 2012
  • 発表場所: Hirosaki, Japan(p. 45)
  • 年月日: 20120423-25
• [学会発表] Shape-Memory Composite Belt for Actuator (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Takeda, Y. Nishimura, K. Mitsui and H. Tobushi
  • 学会等名: International Workshop on Piezoelectric Materials and Applications in Actuators 2012
  • 発表場所: Hirosaki, Japan(p. 46)
  • 年月日: 20120423-25
• [図書] Mechanical Properties of Shape Memory Materials (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Tobushi, R. Matsui, K. Takeda and E. A. Pieczyska
  • 総ページ数: 1-271
  • 出版者: Nova Science Publishers
• [図書] よくわかる実験技術・学術用語第2版 (2012)
  • 著者名/発表者名: 戸伏壽昭、林俊一
  • 総ページ数: 75-78
  • 出版者: 日本実験力学会