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材料科学に基づく地震現象のモデリング手法の構築

Research Project

Project/Area Number 21K03771
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

石井 明男 (シャードンバオ)  大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 講師 (80773340)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2023: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywords材料力学 / 計算機シミュレーション / 地震現象 / マイクロメカニクス
Outline of Research at the Start

マイクロメカニクスを用いて弾性論に基づいた地震現象のモデリング手法を構築する.それを用いて地震による断層の形成のメカニズム及び断層における地震発生機構を明らかにし,さらに地震現象にみられる統計法則(グーテンベルグ・リヒター則) の起源を明らかにする.

Outline of Annual Research Achievements

地震現象は時に多くの人命を奪う自然災害であり,防災・減災の観点からその発生メカニズムを明らかにすることは重要である.地震現象はその複雑性から,そ
のメカニズムは断層等の実地調査から経験的に推察することが主であり,詳細については理論的なモデリングや計算機シミュレーションによる解析が期待され
る.本研究では材料力学の分野でしばしば用いられるマイクロメカニクス理論を用いて,根本物理に基づいた地震現象のモデリング手法を構築する.それを用い
て実地調査では難しい断層の形成過程の解析,さらに地震現象においてよく知られる発生頻度と規模の間の統計法則,グーテンベルク・リヒター則の起源につい
て考える.本年度は昨年度に考案したエシェルビーテンソルを用いる方法の理解を進め,亀裂周りの応力場を評価できるよう改良した.この方法を応用し,ジルコニウム中の亀裂周りの応力場を計算し,それが水素化合物の形成に与える影響を調査した.今後は地震現象への応用について考える.具体的には考案した手法はエシェルビーテンソルの計算において内部の応力場を計算する部分を外部応力場の計算ができるよう式展開を工夫したものであり,これは亀裂のみならず,材料中のボイド,介在物,内部に気体が封入されたブリスタ等周りの応力場の計算やさらにはその形状予測に用いることができる.したがって汎用性の高い手法を構築することに成功したと考えており,実際この手法に関連した研究はすでに論文として出版している.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

考案した亀裂周りの応力場計算手法は断層の形成解析に使用ができるため,研究はおおむね順調といえる.

Strategy for Future Research Activity

考案した亀裂周りの応力場計算手法は断層の形成解析に使用ができるかどうか検証を行う.

Report

(3 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 5 results)

  • [Journal Article] Ab initio stability prediction of beta titanium and alpha and omega precipitates in beta matrix for titanium alloys using density functional theory and micromechanics2024

    • Author(s)
      Ishii Akio
    • Journal Title

      Materials Today Communications

      Volume: 38 Pages: 107708-107708

    • DOI

      10.1016/j.mtcomm.2023.107708

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] <i>Ab initio</i> morphology prediction of Pd, Ag, Au, and Pt nanoparticles on (0001) sapphire substrates2024

    • Author(s)
      Ishii Akio、Nakamura Nobutomo
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: 135 Issue: 9 Pages: 094301-094301

    • DOI

      10.1063/5.0187868

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of purity on the internal morphology of blisters on aluminum surfaces2024

    • Author(s)
      Horikawa Keitaro、Ishii Akio
    • Journal Title

      Results in Materials

      Volume: 21 Pages: 100522-100522

    • DOI

      10.1016/j.rinma.2023.100522

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Morphology prediction of elastically interacting Zr hydride precipitates and cracks in <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si119.svg" display="inline" id="d1e1319"><mml:mi>α</mml:mi></mml:math>-Zr using atomistically informed Eshelby’s ellipsoidal inclusion2024

    • Author(s)
      Ishii Akio
    • Journal Title

      Computational Materials Science

      Volume: 231 Pages: 112568-112568

    • DOI

      10.1016/j.commatsci.2023.112568

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Influence of elastic anisotropy on the shapes of ellipsoidal blisters and stress field around the blisters in solid materials2023

    • Author(s)
      Ishii Akio
    • Journal Title

      AIP Advances

      Volume: 13 Issue: 12 Pages: 125024-125024

    • DOI

      10.1063/5.0182632

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Ab initio prediction of temperature-dependent stability of heterogeneous B19′ phase in TiNi alloy using atomistically informed Eshelby’s ellipsoidal inclusion2023

    • Author(s)
      Ishii Akio
    • Journal Title

      Materials Today Communications

      Volume: 35 Pages: 105861-105861

    • DOI

      10.1016/j.mtcomm.2023.105861

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Elastic investigation for the existence of B33 phase in TiNi shape memory alloys using atomistically informed Eshelby’s ellipsoidal inclusion2023

    • Author(s)
      Ishii Akio
    • Journal Title

      Computational Materials Science

      Volume: 218 Pages: 111954-111954

    • DOI

      10.1016/j.commatsci.2022.111954

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Activation energy of homogeneous nucleation of Zr hydride: Density functional theory calculation2022

    • Author(s)
      Ishii Akio
    • Journal Title

      Computational Materials Science

      Volume: 215 Pages: 111769-111769

    • DOI

      10.1016/j.commatsci.2022.111769

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

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