歪アクチュエータを利用した複合材料積層構造部材に関する研究

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高性能な圧電素子などを歪アクチュエータとして積層板に組み込み,宇宙構造物などの振動制御や形状制御に利用しようとする試みが多い.この研究では薄板状のアクチュエータを貼り付けた積層板の正確な挙動を予測するための基礎研究として行われた.まず,レーザ・ホログラフィ干渉法による変形測定実験では,歪アクチュエータによって誘起された積層板の曲げやねじりに伴う面外変形を,高精度で定量的に測定できることを確認した.実験で得られるホログラフィ干渉画像は,パソコンを利用した画像処理によって数値化されて,2次元領域の変位分布として与えられ,その際の測定結果の再現性は極めて良かった.この測定法を利用することで積層板の層間破壊じん性試験片の変形の測定も行い,層間のき裂面における繊維架橋が変形の形状に与える影響を検討することができた.解析的な検討においては,ひずみアクチュエータによる局所的な誘起変形を知るために,一般化した準3次元有限要素法の定式化を行い,それに基づいて解析プログラムを製作した.その定式化は,解析対象が一方向に一様な変形をする場合に使えるもので,これにより3次元的な曲げやねじれ変形を伴う積層板の解析を,簡単な2次元のモデル化で行えるようになった.この解析プログラムを使って、実験での積層板の挙動を精度良く再現することができた.ここで開発した解析法は,積層板の挙動予測などを行う際の簡便な手法として有用であると考えられる.