超磁歪/圧電積層材料システムの電磁メゾ力学特性制御と自己検知・発電/応答機能向上

超磁致伸缩/压电叠层材料系统的电磁介动力特性控制及自感知/发电/响应功能的提高

• 批准号: 11J03402
• 负责人: 森 孝太郎
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J03402/
• 关键词: メゾ材料力学; 電磁力学; 有限要素解析; 材料試験; 圧電材料; 超磁歪材料; スマートマテリアル; 超磁歪/圧電積層システム

本研究は,超磁歪材料Terfenol-D(Tb_<0.3>Dy_>0.7>Fe_<1.9>)と圧電材料PZT(Pb(Zr,Ti)0_3)で構成される超磁歪/圧電積層材料システムに注目し,異スケール間の相互干渉を考慮して電磁力学特性を理論・実験両面から解明・制御するもので,超磁歪/圧電デバイスの設計法および信頼性・耐久性評価法を開発することを目的としている.また,上記理論的・実験的研究を基に,電磁デバイスの非接触自己検知・応答と環境発電・蓄電に関する検討を行い,超磁歪・圧電効果を利用した先端電磁デバイスの知的化を図ることも目的の1つである.得られた成果を要約すると以下の通りである.1.静的電気力学負荷を受ける超磁歪/圧電積層カンチレバーを取り上げ,感知・応答特性に関する有限要素解析(圧磁係数に及ぼす磁場の影響考慮)および実験を行い,電磁力学的挙動を解明して,自己検知・発電機能に関する基礎的考察を加えた.(a)直流電場下における2層および3層の超磁歪/圧電積層カンチレバーを取り上げ,たわみ・応力および誘起磁場に及ぼす直流電場の影響を明らかにし,誘起磁場による自己検知機能についても考察を加えた.(b)先端に集中荷重を受ける2層・3層超磁歪/圧電積層カンチレバーのたわみ・応力および誘起電場・磁場を解明し,誘起電場による自己検知機能,誘起磁場による自己発電機能について考察した.2.動的電気力学負荷を受ける超磁歪/圧電積層カンチレバーの感知・応答特性に関する有限要素解析および実験を行い,電磁力学的挙動を解明・考察した.(a)2層・3層超磁歪/圧電積層カンチレバーの変位・応力および誘起磁場に及ぼす交流電場の影響を明らかにし,誘起磁場による自己検知機能について考察を加えた.(b)繰返し曲げを受ける2層超磁歪/圧電積層カンチレバーのたわみ・応力および誘起電場・磁場を解明し,誘起電場による自己検知機能,誘起磁場による自己発電機能について考察した.

In this paper, the super-magnetic/piezoelectric multilayer materials composed of Terfenol-D(Tb_<0.3>Dy_&gt;0.7&gt;Fe_<1.9>) and PZT(Pb(Zr,Ti)0_3) are studied. The interaction between different materials is considered. The electromagnetic properties are theoretically analyzed. The design method of super-magnetic/piezoelectric multilayer materials is developed. In addition, based on the theoretical research, the non-contact self-detection, response, environmental generation and storage of electromagnetic devices are discussed, and the application of super-magnetic and voltage-voltage effects to the development of advanced electromagnetic devices is discussed. 1. Finite element analysis (consideration of the influence of the magneto-electric coefficient and the magnetic field) on the sensing and response characteristics of static electro-mechanical loads, super-magnetic/piezoelectric layers, etc. (a)DC electric field, two layers or three layers of super-magnetic/piezoelectric layers, the upper layer, the upper layer, the lower layer, the upper layer, the lower layer, the upper layer, the upper layer, the lower layer, the upper layer, the upper layer, the lower layer, the upper layer, the upper layer, the lower layer, the lower layer, the upper layer, the lower layer, the lower layer, the upper layer, the lower layer, the (b)2. Super-magnetic deflection/piezoelectric layer 3. Super-magnetic deflection/piezoelectric layer 4. Supermagnetic deflection/piezoelectric layer An investigation of electromagnetic dynamics. (a)2 Layer 3 Supermagnetic/Voltage-Electric Layer 1 - 3 Supermagnetic/Voltage-Electric Layer 2 - 3 Supermagnetic/Voltage-Electric Layer 3 (b)2-layer super-magnetic/piezoelectric laminated layer with magnetic field and magnetic field induced by magnetic field, self-detection function, self-detection function induced by magnetic field.

项目成果

交流電場下における片持ち超磁歪/圧電積層材料の動的曲げ

交变电场下悬臂超磁致伸缩/压电叠片的动态弯曲

• 发表时间: 2012
• 作者: 森泉慎吾;臼井伸之介;Lisa Dorn (編著);Yasunori Kinosada & Shinnosuke Usui;Yasunori Kinosada & Shinnosuke Usui;Kotaro Mori;森孝太郎;Yuki Kawada;森孝太郎
• 通讯作者: 森孝太郎

集中荷重を受ける超磁歪/圧電積層カンチレバーの感知・応答特性

集中载荷作用下超磁致伸缩/压电叠层悬臂梁的传感与响应特性

• 发表时间: 2013
• 作者: 森泉慎吾;臼井伸之介;Lisa Dorn (編著);Yasunori Kinosada & Shinnosuke Usui;Yasunori Kinosada & Shinnosuke Usui;Kotaro Mori;森孝太郎
• 通讯作者: 森孝太郎

Dynamic Electromagneto-mechanical Behavior of Clamped-Free Giant Maenetostricitive/Piezoelectric Laminate under AC Electric Fields

交流电场下自由夹持巨磁致伸缩/压电层压板的动态电磁机械行为

• DOI: 10.1088/0964-1726/21/11/115003
• 发表时间: 2012
• 期刊: Smart Materials and Structures
• 影响因子: 4.1
• 作者: 森泉慎吾;臼井伸之介;Lisa Dorn (編著);Yasunori Kinosada & Shinnosuke Usui;Yasunori Kinosada & Shinnosuke Usui;Kotaro Mori
• 通讯作者: Kotaro Mori