導体層を有する薄い圧電バイモルフのソリッド圧電-シェル逆圧電分離型解析

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  • Solid piezoelectric - shell inverse piezoelectric partitioned analysis method for thin piezoelectric bimorph with conductor layers

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抄録

<p>アクチュエータやセンサに用いられる圧電バイモルフは，通常，薄く，かつ，電極やシム材といった導体が挿入されている．ゆえに，本研究では，導体層を有する薄い圧電バイモルフを対象とする．ソリッド要素は厚さ方向の任意の電位分布を表現することに適している．一方，シェル要素は薄い構造の解析に適している．ゆえに，ソリッド要素とシェル要素を，それぞれ，圧電解析と逆圧電解析に用い，それらを連成させるために，シェル要素とソリッド要素の間での変数変換を組み込んだブロックガウスザイデル法を用いる．導体層を有する圧電バイモルフを評価するために，逆圧電解析において，曲げ剛性と質量に対する材料の複合則を用い，圧電解析において，既存のプログラムを直接的に再利用可能な導体層の疑似圧電体評価法を提案する．構築した解析手法により，導体層を有する薄い圧電バイモルフのアクチュエータモード，および，センサーモードにおいて，従来の方法では困難な複雑な電位分布を正確に表現できて，従来の方法よりも効率的に解析できることを示す．</p>

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