電子複合材料の構造・界面制御と知能デバイス化に関する研究

电子复合材料结构/界面控制研究及智能器件创建

• 批准号: 17760073
• 负责人: 成田 史生
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760073/
• 关键词: 弾性・非弾性論; 数理解析; 有限要素解析; 材料試験; 電子複合材料; 電場・力学場相互干渉; 知的材料システム; マイクロ・ナノデバイス; 弾性・非弾性

本研究は,センサ・アクチュエータ等を一体融合化した知能電子デバイスの設計・開発に資することを目的に,圧電効果を有する電子複合材料の感知・応答特性評価を数値シミュレーション・実験両面から行ったものである.得られた成果を要約すると以下の通りである.1.(1)交流電場下における両端固定傾斜機能圧電アクチュエータの非線形動的曲げ挙動を理論・実験両面から明らかにした.有限要素解析は,圧電層の分域壁移動を考慮して行い,たわみ・音圧及び内部応力に及ぼす交流電圧・傾斜組成分布の影響を解明した.また,音圧を測定し,解析結果と実験結果を比較・検討して,解析モデルの妥当性を検証した.(2)交流電場下における両端固定傾斜機能圧電トランスデューサを対象に,非線形動的曲げ・出力電圧挙動に関する有限要素解析(分域壁移動を考慮)・試験を行い,音圧・出力電圧及び内部電場・応力に及ぼす交流電圧・傾斜組成分布の影響を解明した.(3)片持ち傾斜機能圧電トランスデューサを対象に,交流電場・集中荷重による先端たわみ・出力電圧及び内部応力を有限要素解析(分域壁移動を考慮)し,非線形動的曲げ・出力電圧挙動を解明した.また,先端たわみ・出力電圧を測定し,解析結果と比較・考察した.2.(1)円環状き裂を有する圧電繊維複合材料の軸対称問題を取り上げ,き裂の電気弾性挙動を理論的に解明した.(2)1-3圧電コンポジットの電気力学場集中及び周波数特性に関する数値シミュレーション・実験を行い,静的・動的電場誘起の変位・内部応力に及ぼす角柱・円柱状圧電ロッド体積含有率の影響を解明した.

这项研究是在具有压电效应的电子复合材料的传感和响应特征的数值模拟和实验方面进行的，目的是为结合了数值模拟和实验方面的智能电子设备的设计和开发，这些智能电子设备的设计和开发结合了传感器，执行器等。所获得的结果总结如下：1。（1）在AC电场下，在AC电场下，两个固定长度功能压电执行器的非线性动态弯曲行为均从理论和实验方面阐明。考虑到压电层的域壁的运动以及交流电压和梯度组成分布对挠度，声压和内部应力的影响，进行了有限元分析。还测量了声压，并比较分析结果并检查了以验证分析模型的有效性。 （2）在交流电场下，两个固定长度功能压电传感器的非线性动态弯曲和输出电压行为。有限元分析（考虑域壁运动）并进行了测试，以阐明交流电压和梯度组成分布对声压，输出电压以及内部电场和应力的影响。 （3）用于悬臂功能梯度压电传感器（考虑域壁运动）的有限元分析（考虑域壁运动）用于阐明非线性动态弯曲和输出电压行为。此外，阐明了尖端挠度和输出电压行为。测量压力，比较并与分析结果进行了比较和考虑。由静态和动态电场引起的位移和内部应力上的棱柱形圆柱和圆柱压电棒。

项目成果

Electroelastic response of a flat annular crack in a piezoelectric fiber surrounded by an elastic medium

• DOI: 10.1007/s10665-006-9072-z
• 发表时间: 2007-07
• 期刊: Journal of Engineering Mathematics
• 影响因子: 1.3
• 作者: Y. Shindo;Sen Lin;F. Narita

Axially poled solid cylinder under tension with a flat annular crack

• DOI: 10.1002/zamm.200610301
• 发表时间: 2007-04
• 期刊: ZAMM ‐ Journal of Applied Mathematics and Mechanics / Zeitschrift für Angewandte Mathematik und Mechanik
• 作者: F. Narita;Y. Shindo;S. Lin

Electroelastic field concentrations and polarization switching induced by circular electrode at the interface of piezoelectric disk composites

• DOI: 10.1016/j.euromechsol.2006.07.001
• 发表时间: 2007-05
• 期刊: European Journal of Mechanics A-solids
• 影响因子: 4.1
• 作者: F. Narita;Y. Shindo;M. Mikami

Dynamic Electromechanical Response and Self-Sensing of Functionally Graded Piezoelectric Cantilever Transducers

功能梯度压电悬臂梁传感器的动态机电响应和自感知

• 期刊: Journal of Intelligent Material Systems and Structures (in press)
• 作者: 呂中杰;田中皓一;西田政弘;Y. Shindo;Y. Shindo;Y.Shindo;Y.Shindo;S.Fang;Y.Shindo;Y.Shindo;S.Fang;F.Narita;F.Narita;F.Narita;Y. Shindo
• 通讯作者: Y. Shindo

Delayed Fracture of the Piezoelectric Ceramics under Electric Fields in Three-Point Bending

压电陶瓷在电场作用下三点弯曲的延迟断裂

• 发表时间: 2007
• 作者: 呂中杰;田中皓一;西田政弘;Y. Shindo;Y. Shindo;Y.Shindo;Y.Shindo;S.Fang;Y.Shindo;Y.Shindo;S.Fang;F.Narita;F.Narita;F.Narita;Y. Shindo;F.Narita;F.Narita;Y.Shindo;F. Narita
• 通讯作者: F. Narita