超磁歪材料・薄膜システムの内部微視構造変化を考慮した電磁破壊・メゾ力学

考虑超磁致伸缩材料和薄膜系统内部微观结构变化的电磁击穿和介观动力学

• 批准号: 17656035
• 负责人: 進藤 裕英
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17656035/
• 关键词: 弾性・非弾性論; 電磁破壊力学; メゾメカニックス; 有限要素解析; 材料試験; 超磁歪材料システム; 磁区回転; 知的・電子材料システム; 弾性・非弾性

本研究は,知的・電子材料システムの設計・開発及び信頼性・耐久性評価に資することを目的に,先端超磁歪材料・薄膜システムの電磁破壊力学特性を,マイクロ・ナノ構造及び磁区等との相互作用を考慮して解明したものである.得られた成果を要約すると以下の通りである.1.磁歪材料Terfeno1-D(Tb_<0.3>Dy_<0.7>Fe_<1.9>)層と金属(SUS316・Cu・Al)基板から構成される超磁歪積層アクチュエータを作製した.そして,アクチュエータに磁場を印加し,伸びひずみを計測して,磁歪特性を評価した.また,有限要素解析(圧磁係数に及ぼす磁場の影響考慮)により,実験結果に理論的検討を加え,磁区回転に起因する非線形磁気力学特性解明に成功した.さらに,基板の先端たわみ及び内部応力に及ぼす磁場の影響を明らかにした.2. (1)超磁歪/圧電積層デバイスの電磁力学特性に及ぼす内部微視構造変化(磁壁移動・分域壁移動等)の影響解明を目指し,傾斜機能圧電センサ・アクチュエータの動的曲げ試験・非線形有限要素解析を行った.そして,感知・応答特性に及ぼす電場・周波数及び分域壁移動等の影響を解明した.(2)Terfenol-D層と圧電(PZT)板から構成される超磁歪/圧電積層デバイスを作製し,磁場による伸びひずみを計測して,磁歪特性を明らかにした.また,非線形有限要素解析(圧磁係数に及ぼす磁場の影響考慮)を行い,圧電板の先端たわみ・伸び,出力電圧及び内部応力に及ぼす磁場及び超磁歪層厚・積層構造の影響について検討を加えた.

In this study, the interaction of electromagnetic properties, structure and magnetic domain of advanced supermagnetic materials and thin films was considered for the purpose of design, development, reliability and durability evaluation of electronic materials. 1. Magnetic material Terfeno1-D(Tb_<0.3>Dy_<0.7>Fe_<1.9>) layer and metal (SUS316·Cu·Al) substrate The magnetic field is measured and the magnetic deflection characteristics are evaluated. The finite element analysis (consideration of the influence of magnetic field and pressure coefficient) is carried out. The influence of the substrate tip and internal force and magnetic field is obvious. 2. (1)The influence of electromagnetic properties and internal Weishi app structure changes (magnetic wall movement, domain wall movement, etc.) on the electromagnetic properties of supermagnetic/piezoelectric layers is analyzed. The influence of the sensing and response characteristics, the electric field, the number of cycles, and the movement of the domain wall on the sensing and response characteristics is explained. (2)Terfenol-D layer and piezoelectric (PZT) plate are composed of super-magnetic/piezoelectric layers. The magnetic field is measured and the magnetic deflection characteristics are clearly determined. Analysis of non-linear finite elements (consideration of the influence of magnetic coefficient and magnetic field), analysis of the influence of voltage plate tip, extension, output voltage and internal force, magnetic field and super-magnetic layer thickness and laminated structure.

项目成果

Mode I crack growth rate of a ferromagnetic elastic strip in a uniform magnetic field

• DOI: 10.1016/j.actamat.2006.06.048
• 发表时间: 2006-11
• 期刊: Acta Materialia
• 影响因子: 9.4
• 作者: Y. Shindo;F. Narita;K. Horiguchi;T. Komatsu

Bending Behavior of Functionally Graded Piezoelectric Laminated Actuators under Electric Fields

电场下功能梯度压电叠层执行器的弯曲行为

• 发表时间: 2007
• 期刊: Key Engineering Materials 336/338
• 作者: 大宮正毅;篠崎明;井上裕嗣;岸本喜久雄;Y.Shindo;Y.Shindo;Y.Shindo
• 通讯作者: Y.Shindo

Bending and polarization switching of piezoelectric laminated actuators under electromechanical loading

• DOI: 10.1016/j.compstruc.2004.08.025
• 发表时间: 2005-06
• 期刊: Computers & Structures
• 影响因子: 4.7
• 作者: F. Narita;Y. Shindo;K. Hayashi

Magnetoelastic Analysis and Tensile Testing of a Soft Ferromagnetic Strip with a Single-Edge Crack

具有单边裂纹的软铁磁带材的磁弹性分析和拉伸测试

• 发表时间: 2006
• 期刊: Journal of Applied Physics 100・3
• 作者: 大宮正毅;篠崎明;井上裕嗣;岸本喜久雄;Y.Shindo;Y.Shindo;Y.Shindo;Y.Shindo;Y.Shindo
• 通讯作者: Y.Shindo

Magnetic Stress Intensity Factor for an Edge Crack in a Soft Ferromagnetic Elastic Half-Plane under Tension

张力下软铁磁弹性半平面边缘裂纹的磁应力强度因子

• 发表时间: 2006
• 期刊: Acta Mechanica (in press)
• 作者: 大宮正毅;篠崎明;井上裕嗣;岸本喜久雄;Y.Shindo;Y.Shindo;Y.Shindo;Y.Shindo;Y.Shindo;Y.Shindo;Y.Shindo;Y.Shindo;Y.Shindo
• 通讯作者: Y.Shindo