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形状記憶合金織物を積層したスマート複合材料のセンシングと損傷モニタリング

形状记忆合金织物层压智能复合材料的传感和损伤监测

基本信息

批准号：
15760152
负责人：
増田新
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Kyoto 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

織物複合材料などテキスタイル複合材料に形状記憶合金(TiNi)細線を機能繊維として加え,複合材料にセンシング機能とアクチュエーション機能を与えることにより,外界からの刺激や負荷をトリガーとして自律的に形状や特性を変化することのできる機能複合材料システムを創成することを目的として研究を行った.(1)線径0.2mmの常温マルテンサイトの形状記憶合金線(SME線)を用いて縦横2mm間隔の平織構造を作成し,エポキシ樹脂層,カーボン織物と共に積層して板厚2mmの積層板を作成した.完成した供試体を120℃まで加熱して炉から取り出し,室温内で冷却しながらインパクト加振法により1次の固有振動数(自由支持)を調べた.固有振動数の温度依存性を整理した結果,形状記憶合金の相変態による剛性上昇によって,高温時における母材の軟化による剛性低下を抑制できることがわかった.(2)形状記憶合金織物の織糸をひずみセンサとするひずみセンシングの検討を行った。長手方向にSME線を埋め込んだ片持ちはりにおいて振動実験を行い,先端のたわみに比例する抵抗変化が得られることを確認した.(3)物体の衝突に対して変形することによって衝撃エネルギ吸収を行うと同時に,センシング機能によって衝突を検出し,衝突後アクチュエーション機能によって元の形状を回復する能力を持ったスマート緩衝構造の試作を行った.SME線および超弾性線(PE線)を異なる配合比で織り交ぜた平織物を3種作成し,周囲を枠に固定して中央をハンマで打撃することにより,衝撃吸収性能の評価を行った.また,織物の横糸をひずみセンサとして用いることにより衝撃力の検出を行い,それをトリガとして加熱により形状回復することを試みた.その結果,衝撃力の有無の検出と加熱による形状回復が可能なこと,SME線とPE線の配合比を調節することによって緩衝特性を制御することが可能なことがわかった.

Fabric composite materials shape memory alloy (TiNi) fine wire function and dimension, composite materials function and function and function, external stimulus load, shape and characteristics of the self-discipline change, function and composite materials to create, purpose and research. (1)Shape memory alloy wire (SME wire) with wire diameter of 0.2 mm at room temperature was made of flat woven structure with horizontal spacing of 2mm, resin layer, fabric and laminate with thickness of 2 mm. The test sample was heated at 120℃, cooled at room temperature, and the natural vibration number (free support) was adjusted. As a result, the stiffness of the shape memory alloy increases due to the phase transition, while the stiffness of the base material decreases due to the softening at high temperatures. (2)The shape memory alloy fabric is woven into the fabric. Long hand direction SME line (3)The collision of the object and the shape of the object can be detected by the collision detection function. The collision detection function can be detected by the collision detection function. The collision detection function can be detected by the collision detection function. The collision detection function can be detected by the collision detection function. The impact of the impact on the environment The fabric's horizontal direction is the center of the impact force, and the shape of the fabric is restored. As a result, the presence or absence of impact force, heating, shape recovery, and adjustment of SME line and PE line fit ratio are possible.

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Shock absorption capability of woven SMA skin

编织SMA皮肤的减震能力

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
in Proceedings of SPIE Vol.5757(to appear)
影响因子：
0
作者：
A.Masuda;A.Sone;T.Yamamura;Q.-Q.Ni;R.-X.Zhang
通讯作者：
R.-X.Zhang

Arata Masuda: "Finite element analysis of shape memory alloy springs designed for base isolation devices"Proceedings of SPIE. 5383-15(to appear). 1-9 (2004)

Arata Masuda：“为基础隔离装置设计的形状记忆合金弹簧的有限元分析”SPIE 论文集。

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Preliminary characterization of laminated composite plates with embedded shape memory alloy

嵌入形状记忆合金层合复合材料板的初步表征

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Proceedings of the 6th China-Japan US Joint Conference on Composite Materials
影响因子：
0
作者：
R.-X.Zhang;Q.-Q.Ni;A.Masuda;et al.
通讯作者：
et al.

TiNi合金を用いた複合材料の創製とその動的力学特性

TiNi合金复合材料的制备及其动态力学性能