多モード共振測定とRayleigh-Ritz有限要素法を用いた逆解析による弾性定数の測定

摘要

弾性定数は構造物の変形や共振振動数を決定する重要な材料定数として機械設計上重要な物性値であり，種々の物性（破壊，熱膨張，相変態，融解など）とも密接な関係を有し，材料科学上も重要な物性値として扱われる．また，近年のCFRP（Carbon Fiber Reinforced Plastics）などの軽量かつ高強度な材料開発とともに，材料の弾性異方性や座屈の解析，剛性設計の高精度化が重要課題となっている．このように，弾性定数の精密測定や使用環境·熱処理などによる影響予測は，機械設計を進めるうえで重要となっている．本報告では，自由振動による共振振動数のRayleigh-Ritz法有限要素解析と多モード共振振動数測定を活用した逆解析に基づく弾性定数測定法を開発し，本測定法をアルミニウム合金，Si単結晶の弾性定数測定に応用した結果について議論する．