Development and evaluation of intelligent composite material--artifitial mascle--with the use of LRM model
智能复合材料——人造肌肉——LRM模型的开发与评价
基本信息
- 批准号:13650093
- 负责人:
- 金额:$ 2.75万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
- 财政年份:2001
- 资助国家:日本
- 起止时间:2001 至 2002
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
In the present effort of the proposed project research, development of an intelligent material that furnishes the capability of an actuator with a high degree of freedom is performed. The material also aims at its biomedical compatibility with the surrounding tissues as it is embedded in the body. Micro-actuator device elements that are dispersed in the matrix material is considered to generate power to the intelligent material. In the present effort, the following results and knowledge were obtained.(1)The biomedical compatibility will become a critical factor if the intelligent material is embedded in the human tissue, so that the selection of the used material will need a separate address. In order to secure high degrees of freedom of deformation mode, a device of actuators dispersed in the soft matrix material comparable to human muscle is designed. Thus a muscle movement of high degrees of freedom is made possible.(2)For micro-actuators, piezo-elastic material is selected. The pie … More zo material, however, generates only small strains that a sufficient stroke of the artificial muscle can not be secured. For that reason, a uni-morph or a bi-morph spring was devised, in which a thin micro-plates made of piezo-elastic materials are glued with each other to form a spring wire. A number of such micro-springs are located in a soft matrix material to form the artificial muscle. Calculated results showed that 30 to 40 percent of spring extension will be possible when powered for the present artificial muscle with the use of the uni-morph spring.(3)For the FEM analysis of the material, a constitutive model (SCC-LRM) is developed based on the self-consistent type equivalent inclusion theory. Performed analysis showed a successful prediction of arbitrary movement of the artificial muscle in high degrees of freedom. An application of the analysis system to a cantilever muscle problem showed the demonstration of very large swing motions when electrical energy is supplied to the piezo springs.(4)We found a possibility of practical application of the present development to an artificial heart of the type where the wall of the heart itself moves and pumps blood. Since the behavior of the heart system is close to that of the natural human heart, the blood stream will rather be smooth unlike the case seen in the existing artificial heart pump, and therefore minimize the chance of generating harmful blood clots. This idea was proposed and the research has currently been under way since the year 2003 funded by the Grant-in-aid for Scientific Research. Less
在拟议项目研究的目前努力中,正在开发一种智能材料,以提供高自由度的致动器能力。该材料还旨在与周围组织的生物医学相容性,因为它嵌入体内。分散在基体材料中的微致动器器件元件被认为对智能材料产生功率。在目前的努力中,获得了以下结果和知识。(1)如果将智能材料嵌入人体组织中,生物医学相容性将成为关键因素,因此所用材料的选择将需要单独解决。为了保证变形模式的高自由度,设计了一种将致动器分散在与人体肌肉相当的软基质材料中的装置。因此,高自由度的肌肉运动成为可能。(2)微驱动器选用压电弹性材料。馅饼 ...更多信息 然而,ZO材料仅产生小的应变,不能确保人造肌肉的足够的行程。为此,设计了一种单形或双形弹簧,其中由压电弹性材料制成的薄微板彼此粘合以形成弹簧丝。多个这样的微弹簧位于软基质材料中以形成人造肌肉。计算结果表明,对于现有的人工肌肉,采用单形弹簧,在通电时,弹簧的伸长量可达30%~ 40%。(3)在材料的有限元分析中,基于自洽型等效夹杂理论,建立了一个本构模型(SCC-LRM)。进行的分析表明,人工肌肉在高自由度的任意运动的成功预测。的悬臂肌肉问题的分析系统的应用表明,非常大的摆动运动时,电能供应给压电弹簧的演示。(4)We发现了将本发明实际应用于其中心脏壁本身移动并泵送血液的类型的人造心脏的可能性。由于心脏系统的行为接近于自然人类心脏的行为,因此与现有人工心脏泵中所见的情况不同,血流将是平稳的,因此最大限度地减少了产生有害血栓的机会。这一想法已被提出,自2003年以来,这项研究一直在科学研究补助金的资助下进行。少
项目成果
期刊论文数量(36)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Toru Isobe, Kazuyuki Naito, Michihiko Nakagaki: "Study of Equivalent Particle Inclusions with the Use of NEIM"JSME Kyushu Chapt.No.56 Annual Conference. 271-272 (2003)
Toru Isobe、Kazuyuki Naito、Michihiko Nakagaki:“使用 NEIM 进行等效颗粒夹杂物的研究”JSME 九州分会第 56 期年会。
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- 发表时间:
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- 影响因子:0
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大谷竜二, 内尾健司, 中村克昭, 中垣通彦: "粒子すべりをモデル化した三相黄銅合金材料の切削性の解析"日本機械学会平成13年度材料力学部門講演会講演論文集. 115-116 (2001)
Ryuji Otani、Kenji Uchio、Katsuaki Nakamura、Michihiko Nakagaki:“通过模拟颗粒滑移来分析三相黄铜合金材料的机械加工性”日本机械工程师学会论文集 2001 年材料力学分会 115-116 (2001))。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
正山祐一, 中垣通彦: "ボイド分散モデルを用いた骨内部における空隙の形状の検討"日本機械学会九州支部第56期総会講演論文集. 265-266 (2003)
Yuichi Masayama、Michihiko Nakagaki:“使用空隙分散模型研究骨骼内部空隙的形状”日本机械工程师学会九州分会第 56 届大会记录 265-266(2003 年)。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
磯部哲, 内藤和之, 中垣通彦: "数値等価介在物法NEIMによる粒子等価の検討"日本機械学会九州支部第56期総会講演論文集. 271-272 (2003)
Satoshi Isobe、Kazuyuki Naito、Michihiko Nakagaki:“通过数值等效包含法 NEIM 进行粒子等效性的研究”日本机械工程学会九州分会第 56 届大会论文集 271-272(2003 年)。
- DOI:
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- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
常華建, 中路慶弘, 中垣通彦: "完全/不完全界面状態にある介在物をもつ複合材料モデル"日本機械学会九州支部第56期総会講演論文集. 273-274 (2003)
Ken Toka、Yoshihiro Nakaji、Michihiko Nakagaki:“完美/不完全界面状态下的复合材料模型”日本机械工程师学会九州分会第 56 届大会记录 273-274 (2003)。
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