2018 Fiscal Year Annual Research Report
Control of crack formation and material property by using nonlinear response of memory in paste under external perturbations
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16K05485
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
中原 明生 日本大学, 理工学部, 教授 (60297778)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
狐崎 創 奈良女子大学, 自然科学系, 准教授 (00301284)
松尾 洋介 日本大学, 理工学部, 研究員 (40611140) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 破壊の制御 / レオロジーと塑性変形 / 亀裂パターンの多様性と普遍性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では高濃度固液混合材料（ペースト）が己の動きを記憶しその記憶に沿って割れやすい方向が決まる現象（メモリー効果）のメカニズムを解明するとともに、記憶を調整して破壊の制御を行う工学的な応用を試み、ペーストの記憶を読み解くことで過去の履歴を知る手法を開拓する。
ペーストの記憶には揺れと流れと磁場の３種類の記憶がある。揺れの記憶のメカニズムを解明するために揺れの記憶を別方向の揺れで書き換える実験を行うことで、振動下での塑性変形が残留張力の起因になっているとした理論モデルの正しさと適応範囲を確かめた。次に磁場の記憶を別方向の磁場を印加して書き換えようとした実験を行ったところ、記憶の単なる書き換えではなく古い記憶と新しい記憶の重ね合わせ状態が見出され、磁場の記憶は揺れの記憶とは本質的に異なることがわかった。
モルタルペーストに対して加振してから超音波を照射することで破壊強度が増加することがわかった。これは最初の加振で細骨材の分布を均一化し超音波照射でセメント粉末の揺れの記憶を消去したことで割れにくい状態にしたからだと考えられる。磁場を記憶した磁性ペーストに超音波を照射することで磁場の記憶を消去できることも確かめた。３Dプリンターで作られる石膏や樹脂の造形物の積層構造を超音波で均一化するための準備として、固液混合ペーストにひも状高分子を混ぜて特性を調べたところ、ひも状高分子を添加することでペーストが流れを記憶しやすくなり流れの方向に割れやすくなる実験結果を得られた。
マグマが揺れたり流れた記憶が柱状節理などの冷えたマグマが作る岩石の亀裂パターンとして見出せないか調べるために東尋坊などに赴きドローンによる空中からの撮影を通して３D画像データを構築した。亀裂パターンの長距離異方性を抽出するために情報エントロピーを用いて異方性を定量化する手法を考案したので今後の解析に適用する。
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