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結晶均質化法による微視構造設計に基づく圧電材料創製のための不均質組織観察

使用晶体均质化方法基于微结构设计观察异质结构以创建压电材料

基本信息

批准号：
15760071
负责人：
上辻靖智
金额：
$ 2.43万
依托单位：
Osaka Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度の研究実績は下記の3項目に大別される.(1)圧電弾性連成問題に対する均質化法の定式化とこれに基づく有限要素解析コードの開発優れた圧電特性を発現するペロブスカイト型正方晶構造を対象として,ドメイン・スイッチング挙動を考慮した非線形圧電弾性の連成問題に対して均質化法の定式化を行い,これに基づく有限要素解析コードを開発した,具体的には,これまでに開発した線形圧電弾性問題に対するマルチスケール有限要素解析プログラムを基にし,Updated Lagrange法による増分計算,ドメイン・スイッチング判定,スイッチング後の不釣合い緩和計算のルーチンを新たに導入することで目的の解析プログラムを開発した.(2)マルチスケール有限要素解析手法の検証上記(1)で開発したマルチスケール有限要素解析手法の妥当性を確認するため,機械的・電気的物性が既知であるチタン酸バリウムを対象として,外部電界負荷時のヒステリシス挙動の解析を実施し,実験データと比較した,その結果,ひずみ-電界関係および電束密度-電界関係において解析値と実験値の良い一致が確認でき,開発手法の妥当性を立証した.(3)優れた機能特性を発現するための結晶形態設計結晶形態制御による高性能圧電セラミックスの創製を目指して,アクチュエータ・センサの性能を支配するマクロ圧電定数d_<33>を目的関数として,これを最大化する結晶方位分布の最適化を実施した.対象材料として古典的な単晶系圧電材料であるチタン酸バリウムとチタン酸鉛のほか,代表的な混晶圧電材料であるチタン酸・ジルコン酸鉛に着目し,マクロ圧電特性を30%向上させる結晶方位分布を見出した.また,それらの最適結晶方位分布の差異を単分域結晶体の方位依存性から考察した.

The research results of this year are listed below. (1)Homogenization method for solving the problem of voltage-electric connection, basic finite element analysis, optimization of voltage-electric characteristics, development of rectangular crystal structure, consideration of nonlinear voltage-electric connection, formulation of basic finite element analysis, optimization of voltage-electric characteristics, concrete analysis, This is the first time that the linear voltage problem has been solved. The finite element analysis method is based on the updated Lagrange method. The calculation method is based on the Updated Lagrange method. The calculation method is based on the analysis method. (2)(1) To confirm the validity of finite element analysis method, mechanical and electrical properties are known, and the analysis of dynamic behavior under external electrical load is carried out. The relationship between the electron density and the electron density is confirmed by the analysis of the relationship between the electron density and the electron density, and the appropriateness of the development method is proved. (3)Crystal morphology design, crystal morphology control, crystal orientation distribution optimization, crystal morphology design, crystal morphology design, crystal morphology control, crystal morphology design, crystal morphology design, <33>crystal The object material is different from the classical single-crystal piezoelectric material. The crystal orientation distribution of the typical mixed crystal piezoelectric material is 30% upward. The orientation dependence of the crystal in different domains was investigated.