| 研究課題/領域番号 |
24560298
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| 研究機関 | 大分大学 |
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研究代表者 |
佐久間 俊雄 大分大学, 工学部, 客員教授 (10371303)
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| 研究分担者 |
長 弘基 北九州市立大学, 国際環境工学部, 准教授 (00435421) [辞退]
山本 隆栄 大分大学, 工学部, 助教 (20295166)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | 形状記憶合金 / アクチュエータ / 位置制御 / トルク制御 |
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| 研究実績の概要 |
１．SMAアクチュエータ設計支援ツールを開発するため，既に提案したアコモデーション挙動を考慮した応力―ひずみ関係を表す計算手法を基に，伝熱モデルを組合あわせた位置制御システムの変位－時間関係を高精度にシミュレートできる設計支援ツールを開発してきたが，これを用いて材料の変態挙動を知るためには，材料中に含まれるすべての結晶粒の方位およびそれぞれの結晶粒における変態面と変態方向（２４通りの組合わせがある）における分解せん断応力の値を計算し、変態および逆変態発生の判定をすることが必要であり，それによる計算負荷が大きい。そこで，結晶方位と変態面方位および変態方向を直接参照することなく、材料のマクロの相変態挙動を予測する技術を開発し，形状記憶効果を含む種々の温度・応力変動負荷に対する形状記憶合金の応答を計算できることを確認した．
２．SMAアクチュエータを機能劣化が少なく，かつ，長寿命とするためにはSMAに付与する変形量は双晶変形領域である5%以下に限定され，1回の駆動で制御できる距離は数mm程度である．そこで，制御距離を大幅に増大できる単軸インチワームの機構を開発し，良好に動作することを確認した．
３．抵抗値フィードバック制御のSMAアクチュエータを目標位置まで変位させるために設定抵抗値を連続的に減少させると，通電加熱によってSMAの測定抵抗値は設定抵抗値の変化に追従して連続的に減少する．しかし，SMAアクチュエータがその途中で拘束を受けた場合は，測定抵抗値は設定抵抗値に追従せずに逆に増加し，設定抵抗値と測定抵抗値との間に偏差が生じる．すなわち，SMAが受ける負荷の増加に伴って偏差が増加することがわかった．そこで，設定抵抗値と測定抵抗値との間の偏差をフィードバックして設定抵抗値を調節する「位置＋トルク」制御システムを構築し，同制御システムによってSMAの過負荷を防止できることを確認した．
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