圧電複合材料の設計学：

マルチスケール力学と連成解析に基づく

高機能化と設計判断の指針

《教科書で体系化した基礎から自己発電・構造ヘルスモニタリング応用まで》

【提携セミナー】

主催：株式会社情報機構

☆圧電構成式，材料定数，振動理論，複合設計，連成解析の基礎を踏まえて、
　材料変更，構造最適化，複合化，解析導入の必要性，初期性能と耐久性の両立等々、
　開発現場の課題解決につながる実務知識を理論に基づき解説いたします！

セミナーポイント

■講座のポイント

本講座では，圧電材料を単なる機能材料としてではなく，設計対象として体系的に整理する．教科書で整理された圧電構成式，材料定数，振動理論，複合設計および連成解析の基礎を踏まえ，それらを実務における設計判断へと具体的に結び付ける．材料を変更すべきか，構造を最適化すべきか，複合化や解析導入は必要か，初期性能と耐久性をどう両立させるかといった開発現場の課題に対し，理論に基づく判断基準を提示する．また，自己発電や構造ヘルスモニタリング応用を例に，高機能化へとつなげる実践的な設計指針を示す．

◆受講後、習得できること

• 圧電材料の主要設計指標（d, g, kなど）を目的に応じて適切に選択・評価できるようになる
• 共振条件および境界条件を踏まえた構造設計の判断軸を理解し，材料変更と構造最適化の優先順位を判断できるようになる
• 0–3型および1–3型複合材料の特性とトレードオフを理解し，複合化の要否を設計観点から判断できるようになる
• 圧電–構造連成解析の必要性と限界を理解し，解析導入の可否を合理的に判断できるようになる
  ・初期性能と耐久性を統合的に考慮した圧電設計フレームを習得し，実務に適用できるようになる

◆講演中のキーワード

• エネジーハーべスティング（環境発電）
• 電池レス
• IoTセンサ
• ウエアラブル
• 構造・生体モニタリング

担当講師

東北大学 大学院環境科学研究科
先端環境創成学専攻 複合材料設計学分野
教授 博士(工学)
成田 史生 氏

講師紹介
■経歴
【学歴】
1993年3月　東北大学 工学部 卒業
1995年5月　東北大学 大学院工学研究科 材料加工学専攻 修士課程修了
1998年3月　東北大学 大学院工学研究科 材料加工学専攻 博士課程修了
【職歴】
1998年4月　株式会社トーキン
1999年4月　東北大学 助手（大学院工学研究科）
2006年10月　東北大学 助教授（同）
2007年4月　東北大学 准教授（同）
2017年4月　東北大学 教授（同）

■専門および得意な分野・研究
・機械材料・材料力学
・複合材料設計学
・マルチファンクショナル複合材料（圧電，磁歪，生分解）
・マルチスケール・マルチフィジックス
・特殊環境強度・機能評価

■本テーマ関連学協会での活動
・日本機械学会
・日本金属学会
・日本複合材料学会
・傾斜機能材料研究会

セミナープログラム（予定）

― 材料選択と構造設計の判断軸を学ぶ ―

1. 設計判断のための基礎再構築
1.1 なぜ圧電材料は「設計問題」なのか
1.2 圧電効果の物理的本質
1.3 圧電構成式の設計的意味
1.4 d, g, kの物理的違い
1.5 誘電率と弾性率の役割
1.6 異方性と分極方向設計
1.7 「高d33＝高性能」ではない理由
1.8 エネルギー変換効率の理解
1.9 共振設計の基本原理
1.10 厚み振動と曲げ振動の違い
1.11 境界条件が性能を決める
1.12 【設計判断①】材料で解くか、構造で解くか

2. 複合化とマルチスケール設計戦略
2.1 圧電複合材料の設計思想
2.2 0–3型複合材料の特徴
2.3 1–3型複合材料の特徴
2.4 実効物性の推定方法
2.5 出力と柔軟性のトレードオフ
2.6 マルチスケール設計の考え方
2.7 圧電–構造連成の基本
2.8 FEM導入の判断基準
2.9 連成解析の限界
2.10 【設計判断②】複合化・解析導入の基準

3. 耐久・自己発電・構造知能化への展開
3.1 圧電材料の信頼性と劣化
3.2 機能と強度の関係
3.3 劣化を設計変数として扱う
3.4 自己発電デバイス設計
3.5 構造ヘルスモニタリング戦略
3.6 圧電設計判断フレームの提示
3.7 圧電設計学の将来像

4. 質疑応答

公開セミナーの次回開催予定

開催日

2026年5月21日(木)　10:30-16:30　＊途中、お昼休みや小休憩を挟みます。

開催場所

Zoomによるオンラインセミナー

受講料

【オンライン受講】：1名50,600円(税込（消費税10％）、資料付)
＊1社2名以上同時申込の場合、1名につき39,600円

＊学校法人割引：学生、教員のご参加は受講料50％割引。

オンライン配信のご案内

★　Zoomによるオンライン配信

については、こちらをご参照ください

備考

●配布資料はPDFなどのデータで配布いたします。ダウンロード方法などはメールでご案内いたします。

• 配布資料に関するご案内は、開催1週前～前日を目安にご連絡いたします。
  
• 準備の都合上、開催1営業日前の12:00までにお申込みをお願いいたします。
  （土、日、祝日は営業日としてカウントしません。）
• セミナー資料の再配布は対応できかねます。必ず期限内にダウンロードください。

●当日、可能な範囲でご質問にお答えします。（全ての質問にお答えできない可能性もございます。何卒ご了承ください。）

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