2017 Fiscal Year Research-status Report
マルチスケール・モデリングに基づくファイバー混合粒状体の強度変形特性の解明
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16K06493
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| Research Institution | Hachinohe Institute of Technology |
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Principal Investigator |
金子 賢治 八戸工業大学, 大学院工学研究科, 教授 (30333834)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 土質力学 / 粒状体力学 / 短繊維混合補強土 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，摩擦性材料である粒子集合体の力学的特性を改善するために，長さ数10mm のファイバー（短繊維）を混合した複合材料について，その強度や変形特性を解明する．また，ファイバーを混合することによる補強メカニズムや補強効果を微視的な視点により明らかにすることを目的としている．さらに，ファイバー混合率の強度特性に対する最適値の存在に着目して，それと粒径や粒度との関係，補強材の配向との関係などについて詳細に検討する．短繊維を微視的に配置して補強した粒状材料の補強メカニズム，破壊基準や流動則などの巨視的な構成モデルと密接に関連する情報や実務での配合設計・構造設計に有用な情報を収集する。
研究初年度である平成28年度は，主に2 次元問題についてマルチスケール解析コードを作成し，数値実験により検討を進め，室内三軸圧縮試験の再現シミュレーションを行って，概ね整合する結果を得ることができた。また，ファイバーの混合率を変化させて一連の数値実験および室内試験を行って，最適混合率の発現およびそのメカニズム関する考察を行った。
平成29年度は，解析コードを3次元に拡張し，3次元的な解析可能なコードの拡張を試みた．並行して，室内三軸圧縮試験を実施して，ファイバー混合補強土の種々の条件による強度変形特性の違い等について検討を行った。開発した解析コードを用いた数値実験を実施して，補強メカニズム等の考察を行った。その結果，短繊維混合による最適混合率発現メカニズムが結晶塑性論における逆ホールペッチの法則に類似していること等がわかった。
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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
研究実績の概要に示した平成29年度までの研究内容については，申請書通りであり，おおむね順調に進んでいる。3次元の解析コードについては，実験結果を概ね再現できているものの，若干の差を含んでおり，検討・修正が必要である。その部分に関連して当初の予定よりも検討が不足している部分が一部ある。
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| Strategy for Future Research Activity |
一部不足している部分については，最終年度である30年度に実施可能である。また，平成30年度以降は，数値実験のケース数を増やすことで，最適混合率と各種要因について詳細に検討する。さらに，多くの数値実験に基づき流動則，降伏面，塑性ポテンシャル面・繰り返し変形挙動・主応力軸回転挙動などの数理モデル構築に必要となる諸力学特性について考察を行う．
また，室内試験においては，種々のパラメータがあるので継続して実験を行ってデータを蓄積する．また，侵食や洗掘に対するファイバー混合の効果などについても検討を行う．これらの数値実験および室内試験に基づいて，巨視的な強度変形特性の考察と微視的メカニズムの考察を実施する．
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| Causes of Carryover |
その他の部分は論文投稿料等を予定していたが，査読中であり，来年度の支払いとなったため，来年度に支出することとした。
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