2004 Fiscal Year Annual Research Report
形状記憶合金デバイス設計のための計算力学システムの開発
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04F04336
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
都井 裕 東京大学, 生産技術研究所, 教授
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
LEE Jong-Bin 東京大学, 生産技術研究所, 外国人特別研究員
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| Keywords | 形状記憶合金 / 計算力学 / アクチュエータ / 構成方程式 / 強磁性 / 有限要素法 / 超弾性 / 連成解析 |
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| Research Abstract |
本研究では、磁気による相変態を考慮し、三次元系の汎用的FSMA構成方程式を定式化する。この構成方程式を用い、ソリッド要素を利用した超弾性大変形有限要素解析プログラムを作成する。続いて、FSMAの磁場-超弾性連成解析システムを構築し、田谷らによるFSMAアクチュエータ素子に関する実験結果と比較し、この解析システムの定量的な有用性を実証する。さらに、完成した解析システムを利用し、様々な機能と形状を持つSMA(またはFSMA)アクチュエータシステムの設計のための解析を実施する。また、本解析システムをメソスケール解析と組み合わせることにより、多孔質体SMAを利用した人工骨、エネルギー吸収装置などの設計のための解析を行う。
SMAの構成方程式および有限要素解析への応用に関する研究として、Brinsonによる一次元構成式の定式化と有限要素解析への応用、多軸構成式および有限要素解析への応用については河井ら、TrochuとQian、AuricchioとTaylor、QidwaiとLagoudasによる研究などが知られているが、まだ不十分な点が多く、三次元系の実用的な有限要素解析法は確立していない。また、三次元SMA構成方程式の定式化のための実験データも不十分な状況である。さらに、相変態に磁場の影響を考慮したFSMAの構成方程式に対する研究は全く知られていない。本年度は、FSMAの相変態関数に、温度、応力および磁場の影響を考慮できるようにした三次元系の汎用的FSMA構成方程式の定式化を試みた。温度と応力の影響に対しては従来のSMA実験結果を利用した。磁場の影響については田谷らによるFSMA実験結果を利用した。
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