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Continuity and Precursor Phenomena of Dynamic Transitions in Adhesion and Friction Systems

Research Project

Project/Area Number 19K03661
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 13010:Mathematical physics and fundamental theory of condensed matter physics-related
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

Yamazaki Yoshihiro  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (10349227)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2020: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2019: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Keywords非線形動力学 / 超離散 / 数理モデリング / 粘着 / 統計物理 / 非平衡系 / 前駆現象 / スティック-スリップ振動
Outline of Research at the Start

粘着テープの剥離に着目し、剥離のパターン形成・動力学特性・統計的性質に関する研究を行う。特に、実験結果を包括的に統一して表現することのできる力学系モデルに基づき、転移の際に前駆現象としてみられる転移の連続性を解明する。また、摩擦系のすべりで報告されている先行研究の結果と類似していることに着目し、先ずは理論の方面から、破壊における「なだれ」現象(局所的に起こったイベント(破壊・すべり)が周辺で新たなイベントを引き起こし、連鎖的に拡がっていく現象)に対する解析を行う。さらに、粘着剥離と摩擦すべりを実験・理論の両面から調べる。そして、動的転移の連続性と前駆現象との関連および普遍性を探る。

Outline of Final Research Achievements

(1) A stochastic cellular automaton model with global and asymmetric local interactions was constructed and analyzed for the space-time pattern observed in the peeling of adhesive tape, taking into account the effect of time difference.
(2) Stick-slip vibration observed in the peeling of adhesive tape is understood as limit-cycle, which is generally discussed by an ordinary differential equations. From the dynamical systems with this limit-cycle oscillation, we derived a discrete dynamical systems by tropical discretization.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

粘着テープ剥離で観られる動的転移とその前駆現象は、実用的に重要でテーマである。また、より一般に、これらの現象は分岐現象・時空パターン形成現象として捉えることができ、非線形動力学、非平衡統計力学の観点からも興味深い現象であるといえる。特に、時空パターン形成現象については、連続系、および、離散系のモデルが構築されていが、両者の間にどのような数理的関係があるかという問題は、ウルフラム第9問題としても広く知られている重要な問題である。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Periodicity of Limit Cycles in a Max-plus Dynamical System2021

    • Author(s)
      Yoshihiro Yamazaki, Shousuke Ohmori
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 90 Issue: 10 Pages: 103001-103001

    • DOI

      10.7566/jpsj.90.103001

    • NAID

      40022710231

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ultradiscrete Bifurcations for One Dimensional Dynamical Systems2020

    • Author(s)
      Shousuke Ohmori, Yoshihiro Yamazaki
    • Journal Title

      Journal of Mathematical Physics

      Volume: 61 Issue: 12

    • DOI

      10.1063/5.0012772

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Comments on Statistical Properties for Cellular Automaton Models with Probabilistic Global and Asymmetric Local Rules2019

    • Author(s)
      Shousuke Ohmori, Yoshihiro Yamazaki
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 88 Issue: 10 Pages: 105001-105001

    • DOI

      10.7566/jpsj.88.105001

    • NAID

      210000157095

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 粘着・剥離のメカニズム:階層的な理解へ2019

    • Author(s)
      山崎義弘
    • Journal Title

      月刊ファインケミカル

      Volume: 12 Pages: 14-19

    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Peeling tape as a reaction-diffusion system2022

    • Author(s)
      Keisuke Taga, Yoshihiro Yamazaki
    • Organizer
      March meeting of the American Physical Society
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Neimark-Sacker分岐を示すトロピカル差分化されたモデルと超離散モデルとの関係について2021

    • Author(s)
      山崎義弘・大森祥輔
    • Organizer
      日本応用数理学会2021年度年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 粘着・剥離で観られる不安定性について2021

    • Author(s)
      山崎義弘
    • Organizer
      粘着研究会第178会例会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 一次元力学系における超離散方程式について2020

    • Author(s)
      大森祥輔・山崎義弘
    • Organizer
      日本応用数理学会2020年度年会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 粘着・剥離の物理2020

    • Author(s)
      山崎義弘
    • Organizer
      日本接着学会講座「基本を深く学ぶ接着基礎講座」
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 大域的かつ非対称局所的に相互作用した双安定素子集団のダイナミクスに対する確率超離散モデルについて2020

    • Author(s)
      大森祥輔、山崎義弘
    • Organizer
      日本物理学会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 時間差を考慮した大域的かつ非対称局所的相互作用をもつ確率セルオートマトンモデルの考察2019

    • Author(s)
      大森祥輔、山崎義弘
    • Organizer
      日本物理学会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 大域的かつ非対称局所的に相互作用した双安定素子集団の超離散方程式に基づく考察2019

    • Author(s)
      大森祥輔、山崎義弘
    • Organizer
      日本応用数理学会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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