1999 Fiscal Year Annual Research Report
高分子系不均一材料の流れと構造形成のシミュレーション技術の開発
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10650750
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
梶原 稔尚 九州工業大学, 工学部, 助教授 (10194747)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山村 方人 九州工業大学, 工学部, 助手 (90284588)
足立 毅太郎 九州工業大学, 工学部, 教授 (90026071)
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| Keywords | 構造形成 / ポリマーブレンド / 液滴分散 / 粘弾性流動 / 構成方程式 / 離散要素法 / 分子動力学 / 有限要素性 |
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| Research Abstract |
高分子溶融体の高次構造や分子運動とレオロジー特性の因果関係を解明するため、Bead-Springモデルおよび新しく考案したTubeモデルを用いて、分子動力学法によってレオロジー特性を予測するプログラムの開発を行った。剪断流動場におけるレオロジー特性予測では、実際の高分子溶融体の持つ第一法線応力差および剪断粘度の剪断速度依存性を定性的に表現することができた。また、単一液滴の変形・分裂運動を、マトリクス流体および液滴物質の物性のみを用いて記述するモデルを構築し、従来の連続体的シミュレーションでは表現できなかった液滴の分裂の計算が可能になった。基本的流動場のひとつである単純剪断流動場におけるニュートン流体-ニュートン流体系のシミュレーションを行い、実験観察と比較した結果、液滴の変形・分裂のモードおよびその液物性依存性を少なくとも定性的に表現することできたが、時間的なずれが見られ、定量的に信頼できる結果を得るためにはモデリングの再検討を行う必要性が示唆された。
高分子液体のレオロジー挙動を比較的良く表す数種類の粘弾性モデルを用いて、レオロジー特性予測の自動最適化プログラムの開発を行うと同時に、モデルの予測精度について検討を行った。また、これらのモデルを用いて、各種形状を持つダイからの押出スウェルやフィルムキャスティングの粘弾性解析を行い、粘弾性現象の機構解明およびレオロジー特性の影響を検討した。押出スウェルにおける反復変形時の不可逆性の考慮や、フィルムキャスティングにおける平面および一軸伸長粘度のextension-thickening性の比の重要性など、従来ではわからなかった新しい知見が得られた。さらに、自由表面を含む3次元粘弾性流動解析プログラムを開発し、低剪断領域ではあるが、矩形ストレートダイからの押出スウェルを解析できた。
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[Publications] T.Kajiwara: "Optimum determination of parameters in defferential and integfal viscoelastic models and study on reliability of the models for polymermelts 1."Seikei Kakou. 11・6. 527-534 (1999)
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[Publications] H.Tomiyama: "Optimum determination of parameters in defferential and integfal viscoelastic models and study on reliability of the models for polymermelts 2."Seikei Kakou. 11・6. 535-541 (1999)
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[Publications] 末吉由弥: "粘弾性流動解析における構成方程式の選択に関する検討"プラスチック成形加工学会第7回秋季大会. 31 (1999)
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[Publications] 小柳繁: "離散要素法による液滴の変形・分裂予測技術の開発"化学工学会第32回秋季大会要旨集. V319 (1999)
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[Publications] 富山秀樹: "分子動力学を用いた高分子溶融体のレオロジー物性予測に関する研究"プラスチック形成加工学会第10回年次大会要旨集. 247-248 (1999)
