2017 Fiscal Year Annual Research Report
Proposal of Evaluation Method for Irreversible Response of Polymeric Materials Caused by Instability and Phase Transformation of Molecular Chains
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15K05696
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
冨田 佳宏 同志社大学, 研究開発推進機構, 嘱託研究員 (10031147)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高木 知弘 京都工芸繊維大学, 機械工学系, 准教授 (50294260)
屋代 如月 岐阜大学, 工学部, 教授 (50311775)
内田 真 大阪市立大学, 大学院工学研究科, 講師 (90432624)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 分子鎖網目理論 / 拡張８鎖モデル / ひずみ速度温度依存性構成式 / 変形速度履歴依存性構成式 / 有限要素法 / 均質化法 / 弾性係数増幅因子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
軽量，高強度でしかも耐久性に優れた高分子材の使途を飛躍的に拡大するために不可欠な高分子材特有の力学的特性ならびに強度の適切な評価をめざし，これまで解決していなかった負荷方向急変時に見られる変形抵抗の特異な変化を表現可能な物理化学的に矛盾しない新たな応答モデルを構築した．これは， 1本の高分子鎖の周囲の分子鎖との相互作用のもとでの変形速度履歴依存性変形応答によりもたらされるもので，負荷方向急変後の鎖方向の小さな変形の変化のもとで，変形の遅れによる分子鎖方向と垂直方向の配向硬化の差によって，分子鎖方向の変形抵抗が急変し，荷重の急変が生じるとしている．新たに提案したモデルは，研究者らが提案している高分子鎖の集合応答を表現可能な粗視化した非アッフィン分子鎖網目モデルとひずみ速度依存性を表現するダッシュポッドから構成される一般化モデルのランジャバンスプリングの弾性応答に，変形速度方向角の変化に依存した変形速度履歴依存性を導入している．
さらに，構築したモデルを用いて，客観的な応力速度とひずみ速度関係を表す構成式の具体的な形式を提示している．引張り圧縮変形に対して、実験的に得られた応答と提案した構成式を用いて予測した応答の比較によって，構成式の妥当性を検証している．3Dに一般化した構成式では，変形速度方向の変化を表す角度に制約を設けて，角度が限界値を超えた場合に変形速度履歴依存性が顕著になるように依存性を表す関数を定義している．これにより，任意の変形中も常に変形速度履歴依存性を考慮するか否かを判断可能となる．これは，弾塑性変形において，降伏局面に尖り点が存在する場合における取扱いと相通じるところがある．有限要素法ならびに均質化法に新たに提案した構成式を導入することによって，複雑な問題の数値シミュレーションを可能としている．
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