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形状記憶合金デバイス設計のための計算力学システムの開発

形状记忆合金器件设计计算力学系统的开发

基本信息

批准号：
04F04336
负责人：
都井裕
金额：
$ 1.15万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、磁気による相変態を考慮し、汎用的強磁性形状記憶合金(FSMA)構成方程式を定式化する。すなわち、FSMAの材料試験との比較により、応力、温度による相変態に磁気の影響も含まれるように拡張し、引張・圧縮の非対称性、垂直変形とせん断変形の連成などを考慮し、二次元および三次元構造に対する新しいFSMA構成方程式を提案する。この構成方程式を用い、シェル要素とソリッド要素を利用した超弾性大変形有限要素解析プログラムを作成する。続いて、FSMAの磁場-超弾性連成解析システムを構築し、田谷らによるFSMAアクチュエータ素子に関する実験結果と比較し、この解析システムの定量的な有用性を実証する。さらに、完成した解析システムを利用し、様々な機能と形状を持つ形状記憶合金(SMA)またはFSMAアクチュエータシステムの設計のための解析を実施する。本年度は、SMAの二次元構成方程式を提案し、シェル要素を利用した増分形大変形有限要素解析法を定式化した。本計算手法の有用性を示すため、SMAおよびFSMA板ばねアクチュエータの解析に適用した。特に、FSMA板ばねアクチュエータ解析の場合は磁場・超弾性連成解析を行った。磁場と磁気力の解析にはANSYS/Emagを用い、超弾性挙動解析は本研究グループで開発したSMAプログラムを利用した。また、ワシントン大学知的材料システム研究センターで実施されたハイブリッド型板ばねアクチュエータの解析を行っている。ハイブリッド型板ばねアクチュエータの解析のため、中立面上の節点を任意の面に変換できるようにシェル要素を利用した有限要素解析法を拡張する必要がある。節点の変換を考慮するため、P-point変換法を利用した有限要素解析法の定式化が進行中である。

In this study, でで, magnetic atmosphere による phase variation states を consider で, and the composition equation of the general strong magnetic shape memory alloy (FSMA) を formalization する. すなわち, FSMA の material test との is により, 応 force, temperature による phase - state に magnetic 気の influence も containing まれるように company, zhang し, extension and 圧 shrinkage の non said seaborne, vertical variations とせん broken - shaped の connect などを consider し, secondary yuan および three yuan structure にす seaborne る new しい FSMA constituent equation proposed をする. この constituent equation をい, シェル elements とソリッをド elements using した弾 sex oversized - form finite element analytic プログラムを made する. 続いて, FSMA の magnetic field - super 弾 sex together as parsing システムを constructing し, Tian Gu らによる FSMA アクチュエータ element child に masato する be 験 results とし, この parsing システムの quantitative な usefulness を card be する. Analytical シさらに, complete したステムを using し, others 々な shape function とを hold つ shape memory alloy (SMA) または FSMA アクチュエータシステムの design のための parsing を be applied する. This year, the を and SMA proposed the two-dimensional composition equation を, and the シェ and シェ elements を were formalized by using the た incremental fractal large variation finite element analysis method を. The usefulness of this calculation method を shows すため, SMAおよびFSMA board ばねアチュエチュエタタ <s:1> analysis に applicable to たた. Special に, FSMA plate ばねアチュエチュエタタ analysis of <s:1> occasions に magnetic field and superelasticity are connected to form an analysis of を rows った. Magnetic field magnetic force 気のと parsing には ANSYS/Emag を with い, super 弾挙 dynamic analytic は this study グループで open 発した SMA プログラムを using した. また, ワシントン university known material システム research センターで be applied されたハイブリッド plate ばねアクチュエータの parsing line をっている. ハイブリッド plate ばねアクチュエータの parsing のためを arbitrary の surface にの node, neutral surface variations in できるようにシェをル elements using した finite element analytic method を company, zhang する necessary がある. Node <s:1> transformation を considering するため, P-point transformation method を using <s:1> た finite element analysis method <s:1> formalization が in progress である.