研究

研究テーマを紹介します。

■概要

本研究室では、外力、熱負荷、電気的および磁気的な負荷等の作用を受ける固体の力学的挙動に関する諸問題の解析的研究と、形態設計や材料設計等に関する最適化問題を主に取り扱っている。弾性力学、熱弾性力学、破壊力学などを理論の基礎とし、均質材料はもとより、不均質材料、傾斜機能材料、複合材料、圧電材料などの機能性材料を対象として、種々の弾性、熱弾性、破壊力学および振動学に関する諸問題を、構造強度、機能性の発現，最適設計などの観点から、従来の純粋な理論解析手法および遺伝的アルゴリズム（GA）、セルオートマトン（CA）、ニューラルネットワーク（NN）などのソフトコンピューティング手法や種々の最適化手法、有限要素法や差分法などの近似手法を用いて取り扱っている。

research

■研究テーマ

１．物性値の温度依存性を考慮した傾斜機能中空球の非定常熱弾性解析

傾斜機能中空球を各層が区分的に均質な多層層状中空球と近似し、物性値の温度依存性を考慮して非定常熱弾性解析を行う。なお、非定常の温度解については、時間に関して差分法を、領域に関しては解析解を用いる。

２．圧電材料と磁歪材料からなるマルチフェロイクス材料の圧電磁熱弾性問題と最適設計に関する研究

圧電材料と磁歪材料からなるマルチフェロイクス材料は、歪を介した電気と磁気のエネルギー変換により圧電材料の特性で磁気を制御、検知することが可能となる高機能な知的複合材料である。これらの材料に熱負荷が作用する場合の、電場、磁場および熱弾性場が連成する問題を扱う。

３．非フーリエ熱伝導を考慮した中空円筒・中空球の熱弾性問題に関する研究

非フーリエ熱伝導問題では非定常熱伝導において、フーリエの熱伝導則に基づく放物型方程式を用いるのではなく、熱緩和現象を考慮した双曲型熱伝導方程式を用いて温度応答を解析する。非フーリエ熱伝導を考慮して、中空円筒や中空球の熱弾性問題を数理解析する。得られた解析解を用いて数値計算を行い、非フーリエ効果の影響を調べる。

４．木材の湿熱応力に関する基礎的研究

湿熱環境下の木材に生じる応力により木質製品の品質は低下する．本研究では木材特有の非線形性を考慮した湿熱拡散方程式さらには湿熱弾性理論を構築することにより，木質材料において発生する現象の機構解明を目指す．

５．生分解性ポリマーの圧電特性に関する研究

環境負荷低減の観点から生分解性ポリマーが注目を集めている。その中に特殊な圧電挙動を示す材料があり、医療機器・情報機器への応用が期待されている。本研究では、そのような材料の電気弾性挙動を明らかにするための理論体系を構築するとともに、基本的なモデルが機械的・電気的負荷を受ける場合の電気弾性場を理論解析により解明する。

６．木質材料の圧電特性に関する研究

環境負荷低減の観点からカーボンニュートラルな材料として木材が注目を集めている。構造材料として木材を用いる場合、構造健全性の観点から有効な非破壊検査手法を確立する必要がある。そのための一つのアプローチとして木材の有する圧電性に注目し、木材の電気弾性挙動を明らかにするための理論体系を構築するとともに、基本的なモデルが機械的・電気的負荷を受ける場合の電気弾性場を理論解析により解明する。