Establishment of theory on deformable body mechanics based on non-convexity of state transition in multistable systems

• Project/Area Number: 23656071
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Engineering fundamentals
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: NAKATANI Akihiro 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50252606)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): DOI Yusuke 大阪大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (10403172)
• Project Period (FY): 2011 – 2013
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2013: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2012: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2011: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 計算力学 / 変形体力学 / 不安定現象 / 連続体力学 / シュミレーション / シミュレーション

Research Abstract

A theory of deformable body mechanics has been studied based on understanding the deformation of solid subjected to external force as a transition from one stable point to another stable point. While energy function with respect to variables of state has convex property in the vicinity of each stable point, some non-convex region exists in transition state between the stable points. Such non-convexity has been focused on to obtain essential understanding for establishment of multiscale theory which clarify a relationship between microscopic phenomena and macroscopic characters of the different systems.

Research Products

• [Journal Article] Modulational Instability of Zone Buondary Mode and Band Edge Modes in Two-Dimensional Nonlinear Lattices (2012)
  • Author(s): Y. Doi and A. Nakatani
  • Journal Title: Journal of Physical Society of Japan Volume: Vol.81 Issue: 12 Pages: 124402-124402
  • DOI: 10.1143/jpsj.81.124402
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Numerical Study on Unstable Perturbation of Intrinsic Localized Modes in Graphene (2012)
  • Author(s): Y. Doi and A. Nakatani
  • Journal Title: Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering Volume: 6 Issue: 1 Pages: 71-80
  • DOI: 10.1299/jmmp.6.71
  • NAID: 130002072457
  • ISSN: 1880-9871
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Analysis of interaction between dislocation and grain boundary by using a lattice defect model (2011)
  • Author(s): A. Nakatani
  • Journal Title: Procedia Engineering Volume: Vol.10 Pages: 1047-1052
  • DOI: 10.1016/j.proeng.2011.04.173
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structure and stability of nonlinear vibration mode in graphene sheet (2011)
  • Author(s): Y. Doi and A. Nakatani
  • Journal Title: Procedia Engineering Volume: Vol.10 Pages: 3393-3398
  • DOI: 10.1016/j.proeng.2011.04.559
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 微細な離散構造を有する表面の摺動摩擦特性解析 (2014)
  • Author(s): 札場翔太・王孝汝・土井祐介・中谷彰宏
  • Organizer: 日本機械学会関西学生会卒業研究発表講演会
  • Place of Presentation: 堺市
  • Year and Date: 2014-03-17
• [Presentation] 分子動力学法を用いた変形双晶の成長過程の解析 (2014)
  • Author(s): 松永慎太郎・X.W. Lei・土井祐介・中谷彰宏
  • Organizer: 日本機械学会関西学生会卒業研究発表講演会
  • Place of Presentation: 堺市
  • Year and Date: 2014-03-17
• [Presentation] 微細な表面構造を有する固体と液体との接触現象に関する研究 (2014)
  • Author(s): 松岡興二・土井祐介・中谷彰宏
  • Organizer: 日本機械学会関西学生会卒業研究発表講演会
  • Place of Presentation: 堺市
  • Year and Date: 2014-03-17
• [Presentation] すべり変形および双晶変形により誘起される弾性波の解析 (2014)
  • Author(s): 中谷匡志・X. W. Lei・土井祐介・中谷彰宏
  • Organizer: 日本機械学会関西学生会卒業研究発表講演会
  • Place of Presentation: 堺市
  • Year and Date: 2014-03-17
• [Presentation] Disclination plasticity modeling for microscopic structure (2014)
  • Author(s): A. Nakatani
  • Organizer: Colloquium Spring 2014 University of Puerto Rico Mayaguez Campus
  • Place of Presentation: Mayaguez, Puerto Rico
  • Year and Date: 2014-01-10
  • Invited
• [Presentation] くりこみ群を用いた非弾性結合法則の粗視化法の検討 (2014)
  • Author(s): 秋山拓也・土井祐介・中谷彰宏
  • Organizer: 日本機械学会関西支部第89期定時総会講演会
  • Place of Presentation: 堺市
• [Presentation] 有限変形理論に基づく格子欠陥の配置力の評価と安定構造の解析 (2014)
  • Author(s): 木下光太郎・X.W. Lei・土井祐介・中谷彰宏
  • Organizer: 日本機械学会関西支部第89期定時総会講演会
  • Place of Presentation: 堺市
• [Presentation] Fracture Toughness of Discrete Structure and Hierarchical Ramification Structure (2013)
  • Author(s): X. Wang, A. Nakatani
  • Organizer: 5th Asia Pacific Congress on Computational Mechanics & 4th International Symposium on Computational Mechanics (APCOM & ISCM 2013)
  • Place of Presentation: Singapore
  • Year and Date: 2013-12-11
• [Presentation] An Extended Finite Element Analysis on Evolution of Disclination Structure (2013)
  • Author(s): X. W. Lei, A. Nakatani
  • Organizer: 5th Asia Pacific Congress on Computational Mechanics & 4th International Symposium on Computational Mechanics (APCOM & ISCM 2013)
  • Place of Presentation: Singapore
  • Year and Date: 2013-12-11
• [Presentation] Disclination Modeling for Microscopic Structure of Kink Deformation Band (2013)
  • Author(s): A. Nakatani, X. W. Lei
  • Organizer: 5th Asia Pacific Congress on Computational Mechanics & 4th International Symposium on Computational Mechanics (APCOM & ISCM 2013)
  • Place of Presentation: Singapore
  • Year and Date: 2013-12-11
• [Presentation] 微視的階層構造を有する界面の破壊力学に関する研究 (2013)
  • Author(s): X. W. Lei・中谷彰宏
  • Organizer: 日本機械学会第26回計算力学講演会
  • Place of Presentation: 佐賀市
  • Year and Date: 2013-11-03
• [Presentation] 材料の微視的構造に着目した階層的力学モデリング (2013)
  • Author(s): 中谷彰宏
  • Organizer: 日本ゴム協会第15回ゴムの力学研究分科会
  • Place of Presentation: 大阪市
  • Year and Date: 2013-08-22
  • Invited
• [Presentation] Stability of nonlinear vibration modes in periodic structure of magnesium (2013)
  • Author(s): Y. Doi, A. Nakatani
  • Organizer: International Symposium on Atomistic Modeling for Mechanics and Multiphysics of Materials 2013 (ISAM4 2013)
  • Place of Presentation: Tokyo
  • Year and Date: 2013-07-24
• [Presentation] 格子欠陥モデルを用いた変形体の力学理論の記述 (2013)
  • Author(s): 中谷彰宏
  • Organizer: 京都大学構造材料元素戦略拠点平成25年度第1回シンポジウム
  • Place of Presentation: 京都市
  • Year and Date: 2013-06-14
  • Invited
• [Presentation] 原子モデルによるマグネシウム積層構造の有限振動特性解析 (2013)
  • Author(s): 土井祐介・中谷彰宏
  • Organizer: 日本金属学会春期大会
  • Place of Presentation: 東京都
  • Year and Date: 2013-03-27
• [Presentation] 曲率を有する固体表面に接触する水滴形状とその安定性の解析 (2013)
  • Author(s): 山田郁美・土井祐介・中谷彰宏
  • Organizer: 日本機械学会関西学生会卒業研究発表講演会
  • Place of Presentation: 大阪市
  • Year and Date: 2013-03-15
• [Presentation] 内部構造を有する弾塑性体の形状に起因する不安定性に関する研究 (2013)
  • Author(s): 谷田幸宏・土井祐介・中谷彰宏
  • Organizer: 日本機械学会関西学生会卒業研究発表講演会
  • Place of Presentation: 大阪市
  • Year and Date: 2013-03-15
• [Presentation] 多重安定性テンセグリティの安定性と状態遷移に関する解析 (2013)
  • Author(s): 松本卓紘・土井祐介・中谷彰宏
  • Organizer: 日本機械学会関西学生会卒業研究発表講演会
  • Place of Presentation: 大阪市
  • Year and Date: 2013-03-15
• [Presentation] Finite deformation modeling of crystalline defects in hyper-elastic material (2013)
  • Author(s): A. Nakatani, M. Akita
  • Organizer: 13th International Conference of Fracture (ICF13) (Keynote Lecture)
  • Place of Presentation: Beijing, China
• [Presentation] ミクロ・メゾ力学モデリングによる積層構造体のキンク変形機構の表現 (2013)
  • Author(s): 中谷彰宏
  • Organizer: 日本機械学会2013年度年次大会
  • Place of Presentation: 岡山市
  • Invited
• [Presentation] Cohesive zone analysis of crack propagation on a hierarchical structured interface (2013)
  • Author(s): X. Wang, A. Nakatani
  • Organizer: 13th International Conference of Fracture (ICF13)
  • Place of Presentation: Beijing, China
• [Presentation] (Keynote Lecture) Finite deformation modeling of crystalline defects in hyper-elastic material (2013)
  • Author(s): A. Nakatani, M. Akita
  • Organizer: 13th International Conference of Fracture (ICF13)
  • Place of Presentation: Beijing, China
• [Presentation] 経験的ポテンシャルを用いたマグネシウム積層構造体のフォノン構造と安定性解析 (2012)
  • Author(s): 土井祐介・神谷和典・中谷彰宏
  • Organizer: 軽金属学会第12回秋期大会
  • Place of Presentation: 習志野市
  • Year and Date: 2012-11-10
• [Presentation] 経験的ポテンシャルを用いたマグネシウム周期積層構造の振動モード解析 (2012)
  • Author(s): 土井祐介・石川省吾・中谷彰宏
  • Organizer: 第17回分子動力学シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京都
  • Year and Date: 2012-06-05
• [Presentation] 間欠泉の噴出様式に現れるパターン現象のマルチスケール数理モデルによる研究 (2012)
  • Author(s): 奥山真司・土井祐介・中谷彰宏
  • Organizer: 日本機械学会関西支部第87期定時総会講演会
  • Place of Presentation: 吹田市
  • Year and Date: 2012-03-16
• [Presentation] 選択的二状態遷移による多分子モーターの運動特性の解析 (2012)
  • Author(s): 國枝直弘・土井祐介・中谷彰宏
  • Organizer: 日本機械学会関西支部第87期定時総会講演会
  • Place of Presentation: 吹田市
  • Year and Date: 2012-03-16
• [Presentation] 軟化再硬化特性を有する弾塑性体の局所変形伝ぱ機構に関する有限要素解析 (2012)
  • Author(s): 劉賀彬・土井祐介・中谷彰宏
  • Organizer: 日本機械学会関西支部第87期定時総会講演会
  • Place of Presentation: 吹田市
  • Year and Date: 2012-03-16
• [Presentation] 多孔質体の固液連成解析による力学特性の評価 (2012)
  • Author(s): 秋山拓也・土井祐介・中谷彰宏
  • Organizer: 日本機械学会関西学生会卒業研究発表講演会
  • Place of Presentation: 吹田市
  • Year and Date: 2012-03-15
• [Presentation] 間欠泉のリズムに関する物理シミュレーションと数理モデルに関する検討 (2012)
  • Author(s): 奥山真司・土井祐介・中谷彰宏
  • Organizer: 日本応用数理学会2012年研究部会連合発表会
  • Place of Presentation: 福岡市
  • Year and Date: 2012-03-09
  • Invited
• [Presentation] Numerical study on structure and stability of phonon modes in a model of layered structure of magnesium (2012)
  • Author(s): Y. Doi, S. Ishikawa, A. Nakatani
  • Organizer: International Symposium Long-Period Stacking Ordered Structure and Its Related Materials 2012
  • Place of Presentation: Sapporo
• [Presentation] Numerical study on structure and stability of phonon modes in a model of layered structure of magnesium (2012)
  • Author(s): Y. Doi, S. Ishikawa and A. Nakatani
  • Organizer: International Symposium on Long-Period Stacking Ordered Structure and Its Related Materials 2012
  • Place of Presentation: Sapporo
• [Presentation] 経験的ポテンシャルを用いたマグネシウム積層構造体のフォノン構造と安定性解析 (2012)
  • Author(s): 土井祐介・神谷和典・石川省吾・中谷彰宏
  • Organizer: 軽金属学会第123回秋期大会
  • Place of Presentation: 習志野市
• [Presentation] 間欠泉の噴出様式に現れるパターン現象のマルチスケール数理モデルによる研究 (2012)
  • Author(s): 奥山真司・土井祐介・中谷彰宏
  • Organizer: 日本機械学会関西支部第87期定時総会講演会
  • Place of Presentation: Suita, Osaka, Japan
• [Presentation] 選択的二状態遷移による多分子モーターの運動特性の解析 (2012)
  • Author(s): 國枝直弘・土井祐介・中谷彰宏
  • Organizer: 日本機械学会関西支部第87期定時総会講演会
  • Place of Presentation: Suita, Osaka, Japan
• [Presentation] 軟化再硬化特性を有する弾塑性体の局所変形伝ぱ機構に関する有限要素解析 (2012)
  • Author(s): 劉賀彬・土井祐介・中谷彰宏
  • Organizer: 日本機械学会関西支部第87期定時総会講演会
  • Place of Presentation: Suita, Osaka, Japan
• [Presentation] 多孔質体の固液連成解析による力学特性の評価 (2012)
  • Author(s): 秋山拓也・土井祐介・中谷彰宏
  • Organizer: 本機械学会関西学生会卒業研究発表講演会
  • Place of Presentation: Suita, Osaka, Japan
• [Presentation] 間欠泉のリズムに関する物理シミュレーショ ンと数理モデルに関する検討 (2012)
  • Author(s): 奥山真司・土井祐介・中谷彰宏
  • Organizer: 日本応用数理学会2012年研究部会連合発表会(招待講演)
  • Place of Presentation: Fukuoka, Japan
• [Presentation] Plasticity of crystal rotation based on a disclination theory (2011)
  • Author(s): A. Nakatani
  • Organizer: 2011 World Congress on Advances in Structural Engineering and Mechanics (ASEM'11+)
  • Place of Presentation: Seoul, South Korea
  • Year and Date: 2011-09-21
• [Presentation] Application of multi-scale modeling to deformation of metal under uniaxial torsion (2011)
  • Author(s): T. Ogawa, H. Liu and A. Nakatani
  • Organizer: International Symposium on Disaster Simulation & Structual Safety in the Next Generation 2011 (DS'11)
  • Place of Presentation: Suita, Osaka, Japan
  • Year and Date: 2011-09-18
• [Presentation] 自由度の束縛の視点からみた素過程と粗視化 (2011)
  • Author(s): 中谷彰宏
  • Organizer: 第1回マルチスケールマテリアルモデリングシンポジウム(基調講演)
  • Place of Presentation: 吹田市
  • Year and Date: 2011-05-24
• [Presentation] 間欠泉の噴出様式とその形成メカニズムに関する検討 (2011)
  • Author(s): 奥山真司・土井祐介・中谷彰宏
  • Organizer: 第1回マルチスケールマテリアルモデリングシンポジウム
  • Place of Presentation: 吹田市
  • Year and Date: 2011-05-23
• [Presentation] 自由度の束縛の視点からみた素過程と粗視化 (2011)
  • Author(s): 中谷彰宏
  • Organizer: 第1回マルチスケールマテリアルモデリングシンポジウム(招待講演)
  • Place of Presentation: Suita, Osaka, Japan
• [Presentation] 間欠泉の噴出様式とその形成メカニズムに関する検討 (2011)
  • Author(s): 奥山真司・土井祐介・中谷彰宏
  • Organizer: 第1回マルチスケールマテリアルモデリングシンポジウム
  • Place of Presentation: Suita, Osaka, Japan
• [Presentation] 格子欠陥モデルを用いた変形体の力学理論の記述
  • Author(s): 中谷彰宏
  • Organizer: 京都大学構造材料元素戦略研究拠点平成25年度第1回シンポジウム
  • Place of Presentation: 京都市
  • Invited
• [Presentation] Stability of nonlinear vibration modes in periodic structure of magnesium
  • Author(s): Y.Doi, A.Nakatani
  • Organizer: International Symposium on Atomistic Modeling for Mechanics and Multiphysics of Materials 2013 (ISAM4 2013)
  • Place of Presentation: Tokyo, Japan
• [Presentation] Disclination Modeling for Microscopic Structure of Kink Deformation Band
  • Author(s): A. Nakanani, X.W. Lei
  • Organizer: 5th Asia Pacific Congress on Computational Mechanics & 4th International Symposium on Computational Mechanics (APCOM & ISCM 2013)
  • Place of Presentation: Singapore
• [Presentation] ディスクリネーションの一般化力に関する検討
  • Author(s): X.W. Lei、中谷彰宏
  • Organizer: 日本機械学会第26回計算力学講演会
  • Place of Presentation: 佐賀市
• [Presentation] 階層構造を有する破壊プロセス領域のき裂進展機構の解析
  • Author(s): 王孝汝、土井祐介、中谷彰宏
  • Organizer: 日本機械学会第26回計算力学講演会
  • Place of Presentation: 佐賀市
• [Presentation] 微細な離散構造を有する表面の摺動摩擦特性解析
  • Author(s): 札場翔太、王孝汝、土井祐介、中谷彰宏
  • Organizer: 日本機械学会関西学生会平成25年度学生員卒業研究発表講演会
  • Place of Presentation: 堺市
• [Presentation] 分子動力学法を用いた変形双晶の成長過程の解析
  • Author(s): 松永慎太郎、LEI Xiaowen、土井祐介、中谷彰宏
  • Organizer: 日本機械学会関西学生会平成25年度学生員卒業研究発表講演会
  • Place of Presentation: 堺市
• [Presentation] 微細な表面構造を有する固体と液体との接触現象に関する研究
  • Author(s): 松岡興二、土井祐介、中谷彰宏
  • Organizer: 日本機械学会関西学生会平成25年度学生員卒業研究発表講演会
  • Place of Presentation: 堺市
• [Presentation] すべり変形および双晶変形により誘起される弾性波の解析
  • Author(s): 中谷匡志、X.W. Lei、土井祐介、中谷彰宏
  • Organizer: 日本機械学会関西学生会平成25年度学生員卒業研究発表講演会w
  • Place of Presentation: 堺市
• [Book] 機械実用便覧 改訂第7版 (2011)
  • Author(s): 中谷彰宏
  • Total Pages: 1109
  • Publisher: 丸善
• [Book] 機械実用便覧 改訂第７版 (2011)
  • Author(s): 日本機械学会
  • Publisher: 丸善