| Project/Area Number |
23K03582
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
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| Research Institution | Setsunan University |
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Principal Investigator |
渡邉 陽介 摂南大学, 理工学部, 准教授 (30304033)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
土井 祐介 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (10403172)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | 局在エネルギー / 離散周期系 / 非線形振動 / 伝播特性 |
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| Outline of Research at the Start |
本質的に離散系である微細構造に現れる非線形振動現象について、「マクロ」な力学装置を用いた実験的検証をおこなう。系を本質的に支配する「離散性」と相互作用の「非線形性」が振動モード、特に伝播速度に及ぼす影響とそのメカニズムの解明を目指す。これらを基に新素材の構成に向けた、振動現象の制御方法についての提言を目指す。系に励起される非線形振動現象、特に、振動エネルギーの局在化、その伝播およびコントロール手法を体系化し、ナノ構造における振動エネルギーの応用指針を確立したい。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、離散周期系における特徴的な非線形振動モードの特性と、それらのモード間相互作用のメカニズムを理解し、振動モードを制御する手法の確立を目指している。特に、非線形性が強く現れる周期系に励起するロバストな局在振動はIntrinsic Localized Mode（ILM）として知られており、エネルギー伝播現象の観点から、その振動特性や伝播特性等に関心が寄せられている。
まず2023年度はILMの伝播特性を、連成振動子列での励起実験（担当：渡邉）と、実験装置に対応する数理モデルに対する数値計算（担当：土井）から明らかにすることを目指した。数値計算結果からは、伝播しているILMの速さが変化（減速、加速）する、あるいは伝播速度の変化は系に励起した微小振幅振動（さざ波）の影響を受けることが示唆された。一方、実験による観測からは、ある程度局在が強いILMは伝播中、ほぼ速さを変えないこと、ILMの局在の強さやILMの伝播速度がILM励起のタイミング（加振の初期条件）の影響を受ける可能性があることが明らかになった。実験では何度も計測を繰り返す必要があったため、本年度はDIPP-Motion（画像を用いた運動検出・解析ソフトウェア）を急遽購入した。これにより比較的簡易にILMの伝播の様子を把握することができた。
本研究で得られた成果は国際会議（ICIAM 2023（8月）、NOLTA 2023（9月）、JSLoc 2024（3月））および国内学会（日本機械学会年次大会（9月））等で報告した。数値計算と比較するためのより精密な実験データは、今後、モーションキャプチャーシステムを用いて得る必要がある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
実験では同じパラメータ値に対し、計測を繰り返す必要があるが、新たに購入したソフトウェア（DIPP-Motion）を利用して、撮影動画から比較的簡易に、個々の振動子の位置の時間変化を捉えることが可能になったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
数値計算と比較するためのより精密な実験データは、光学カメラと統合ソフトウェアからなるモーションキャプチャーシステムを用いて得る必要がある。現有のカメラは購入後かなりの年月が経過した型落ちの機種であり、本研究での計測に必要な解像度と画角の性能が不足しているため、かなりの頻度でデータ記録エラーを起こしている。本年度は予算の多くを物品費に当てて、カメラを上位の機種に買い替える予定である。これらを用いることでスムーズな実験計測が進められることを期待している。
また本年度はILMの安定性についての検証実験をおこなう。ILMどうし、あるいはILMと他のモードとの相互作用を明らかにするための実験をおこなう（担当：渡邉）。並行して数値実験をおこない（担当：土井）、両者の結果の比較と検討をおこなう。当年度はキンクの励起実験も進め、その伝播特性を明らかにする。先行研究で、加振のパラメータに関して、ILMとキンクが共存する領域が存在することがわかっており、スペクトル解析を基にこれらを分離する方法について検討を進める。
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