Development of Finite Element Procedure for Smart Material Devices Focused on Extensive Variables

专注于广泛变量的智能材料设备有限元程序的开发

• 批准号: 22560063
• 负责人: NAGAI Gakuji
• 金额: $ 2.33万
• 依托单位: Gifu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22560063/
• 关键词: 弾塑性型構成則; 電気-機械連成; 磁気-機械連成; 構造最適化; 強誘電材料; 磁歪材料; 有限要素法; 最適化; 弾塑性問題; 示量性状態量; 最適化問題; 磁歪問題; 3次元デジタル画像; 電気機械的挙動; 複合材料; 弾塑性

For sensor or actuator devices using functional materials, which exhibit elect-mechanical or magneto-mechanical coupling, we have developed a numerical simulation procedure not only to predict their physical behaviors but also to utilize the present numerical procedure for their designs in industry. In the development we haveunified electromagnetics within the framework of conventional elasticity in terms of thermo mechanics, and have also made it mathematically consistent and rational. Our main topics are(1) numerical study on elasto-plastic-type constitutive laws for nonlinear piezoelectricity and(2) development of a structural optimization procedure for magneto-strictive actuators.

对于使用功能材料的传感器或执行器装置，它们表现出机电或磁机械耦合，我们已经开发了一个数值模拟程序，不仅可以预测它们的物理行为，而且可以在工业中利用现有的数值程序进行设计。在发展过程中，我们将电磁学统一在传统弹性力学的框架内，并使其在数学上一致和合理。我们的主要课题是：(1)非线性压电弹塑性本构律的数值研究和(2)磁致伸缩作动器结构优化程序的开发。

项目成果

Topology Optimization of Magnetostrictive Actuator Problems Based on the Ideas of Level Set Method and Phase Field Method

基于水平集法和相场法思想的磁致伸缩驱动器问题拓扑优化

• DOI: 10.1299/kikaia.79.164
• 发表时间: 2013
• 期刊: TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS Series A
• 作者: Masakazu Muramatsu;Levent Tuncel;and Hayato Waki;K. Yakubo and D. Korosak;三品雅宏
• 通讯作者: 三品雅宏

複合材料に対するボクセル有限要素解析のGPU高速化

复合材料体素有限元分析的 GPU 加速

• 发表时间: 2012
• 期刊: 日本計算工学会論文集
• 作者: 高井陽介;永井学志
• 通讯作者: 永井学志

弾塑性論に基づく強誘電体の構成則モデリング

基于弹塑性理论的铁电材料本构律建模

• 发表时间: 2010
• 期刊: 計算工学講演会論文集
• 作者: 岩田明大;永井学志
• 通讯作者: 永井学志

非線形圧電問題に対する弾塑性型構成則の基本的検討

非线性压电问题弹塑性本构律基础研究

• 发表时间: 2012
• 作者: M.Sato;M.A.Wadee;T.Sekizawa;K.Iiboshi;H.Shima;Y.Fukazawa and M.Funakoshi;永井学志,岩田明大,片桐良樹
• 通讯作者: 永井学志,岩田明大,片桐良樹

ボクセル有限要素法による複合材料の応力計算のGPU高速化

GPU加速体素有限元法复合材料应力计算

• 发表时间: 2011
• 作者: 永井学志;高井陽介
• 通讯作者: 高井陽介