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.

In this paper, the design and development of intelligent electronic composite materials with high voltage effect are studied. The following is a summary of the results obtained. (1)AC electric field under the end of the fixed tilt function of the voltage loss, the non-linear motion of the curve motion theory, the implementation of the surface from the bright to the bright. Finite element analysis takes into account the domain wall movement of the voltage layer, and explains the influence of the internal pressure and the gradient distribution of the AC voltage. The results of the analysis are compared with the results of the measurement of the acoustic pressure. (2)AC electric field under the fixed tilt function of the terminal voltage distribution in the object, non-linear motion of the curve, output voltage distribution in the finite element analysis (partition wall movement is considered)·test, sound voltage, output voltage and internal electric field·force distribution and AC voltage·tilt composition analysis. (3)The film tilt function voltage is different from the image, AC electric field, concentrated load, peak voltage, output voltage and internal force, finite element analysis (domain wall movement is considered), non-linear motion curve, output voltage, motion analysis. The analysis results were compared and investigated. 2. (1)The axial symmetry problem of cyclic crack in high voltage electro-mechanical composites is discussed. The theoretical solution of crack electro-mechanical behavior is clarified. (2)1-3 voltage field concentration and cycle number characteristics of the electrodynamic field related to the numerical value of the operation, static and dynamic electric field induced by the position of the internal force and prism cylindrical voltage field volume fraction of the influence is explained.

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

Analytical and experimental study of nonlinear bending response and domain wall motion in piezoelectric laminated actuators under ac electric fields

• DOI: 10.1016/j.actamat.2005.05.044
• 发表时间: 2005-10
• 期刊: Acta Materialia
• 影响因子: 9.4
• 作者: F. Narita;Y. Shindo;M. Mikami