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2020 Fiscal Year Annual Research Report

Mathematical modeling and analysis of discontinuous phenomena in continuum body

Research Project

Project/Area Number 17H02857
Research InstitutionKanazawa University

Principal Investigator

木村 正人  金沢大学, 数物科学系, 教授 (70263358)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 高石 武史  武蔵野大学, 工学部, 教授 (00268666)
田中 良巳  横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 准教授 (10315830)
小俣 正朗  金沢大学, 数物科学系, 教授 (20214223)
伊藤 弘道  東京理科大学, 理学部第二部数学科, 准教授 (30400790)
田上 大助  九州大学, マス・フォア・インダストリ研究所, 准教授 (40315122)
平野 史朗  立命館大学, 理工学部, 助教 (60726199)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2021-03-31
Keywords亀裂進展モデル / 接触と剥離現象 / 粒子法 / ゲル破壊 / 断層破壊
Outline of Annual Research Achievements

次の3つのチームを編成し研究を推進した。研究チーム1は、木村・小俣・田上を主メンバーとし、接触と剥離現象・異方的界面成長および粒子法の数理モデリングと解析をテーマとして、数値シミュレーションとモデリングをベースにそれらの数学解析を行った。研究チーム2は、木村・高石・田中を主メンバーとし、ゲル破壊と亀裂進展シミュレーションの解析を、レオロジーと応用数学の分野融合型研究として推進した。研究チ ーム3、木村・伊藤・平野を主メンバーとし、摩擦項を含む不連続界面の解析と断層破壊への応用、を中心に研究をすすめた。特に、伊藤・平野による偏微分方程式論と地震物理学の分野融合型研究として大きな成果を挙げた。具体的な研究テーマは次のようであった。1.構造体の接触・摩擦・剥離の変分的アプローチによる数理モデリングとシミュレーション法の開発、2.一般化クリスタライン法を用いた異方的界面成長問題への変分的アプローチ、3.SPH法などの粒子法の数理解析とその応用、4.ゲルの亀裂進展実験による変分型亀裂進展モデルの信頼性検証とモデル改良、5.摩擦項を含む動弾性方程式を支配方程式とする亀裂問題の数学的定式化とその解析、6.断層破壊および動的自己相似亀裂の解析。2020年度内には、計7編の査読付き論文の出版、16件の学会発表、2件のオンライン国際会議の開催、を行うなど、コロナ禍において様々な制約がある中、活発な研究推進と研究成果発表を推し進めることができた。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (29 results)

All 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 2 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results) Book (1 results) Funded Workshop (2 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Graz(オーストリア)

    • Country Name
      AUSTRIA
    • Counterpart Institution
      University of Graz
  • [Int'l Joint Research] Novosibirsk state University(ロシア連邦)

    • Country Name
      RUSSIA FEDERATION
    • Counterpart Institution
      Novosibirsk state University
  • [Int'l Joint Research] Texas A&M University(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      Texas A&M University
  • [Journal Article] Quantitative Estimate of the Continuum Approximations of Interacting Particle Systems in One Dimension2021

    • Author(s)
      Kimura Masato、van Meurs Patrick
    • Journal Title

      SIAM Journal on Mathematical Analysis

      Volume: 53 Pages: 681~709

    • DOI

      10.1137/20M1322054

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Theoretical and numerical studies for energy estimates of the shallow water equations with a transmission boundary condition2021

    • Author(s)
      Md. M. Murshed, K. Futai, M. Kimura, and H. Notsu
    • Journal Title

      Discrete & Continuous Dynamical Systems - S

      Volume: 14 Pages: 1063~1078

    • DOI

      10.3934/dcdss.2020230

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Lagrange multiplier approach to unilateral indentation problems: Well-posedness and application to linearized viscoelasticity with non-invertible constitutive response2021

    • Author(s)
      Itou Hiromichi、Kovtunenko Victor A.、Rajagopal Kumbakonam R.
    • Journal Title

      Mathematical Models and Methods in Applied Sciences

      Volume: -(オンライン公開) Pages: 1~26

    • DOI

      10.1142/S0218202521500159

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 勾配流型き裂進展モデルの拡張について2021

    • Author(s)
      高石武史
    • Journal Title

      武蔵野大学数理工学センター紀要

      Volume: 6 Pages: 39-48

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Parameter interdependence of dynamic self-similar crack with distance-weakening friction2020

    • Author(s)
      Hirano Shiro、Itou Hiromichi
    • Journal Title

      Geophysical Journal International

      Volume: 223 Pages: 1584~1596

    • DOI

      10.1093/gji/ggaa392

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Gradient Flow Model of Mode-III Fracture in Maxwell-type Viscoelastic Materials2020

    • Author(s)
      Tanaka Yoshimi、Takaishi Takeshi
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 89 Pages: 084801~084801

    • DOI

      10.7566/JPSJ.89.084801

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A hyperbolic free boundary problem and its numerical and mathematical analysis2020

    • Author(s)
      Omata Seiro
    • Journal Title

      Sugaku Expositions

      Volume: 33 Pages: 31~55

    • DOI

      10.1090/suga/447

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 動的自己相似亀裂を表現する特異積分方程式の変数変換について2021

    • Author(s)
      平野史朗・伊藤弘道
    • Organizer
      日本応用数理学会 2021年 研究部会連合発表会
  • [Presentation] Numerical Study of Crack Growth On 3 Dimensional Viscoelatic Material2021

    • Author(s)
      Takeshi Takaishi
    • Organizer
      14th Virtual Congress WCCM & ECCOMAS 2020
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] エネルギー勾配流によるフェーズフィールドき裂進展数理モデルとその応用2021

    • Author(s)
      高石武史
    • Organizer
      PCoMS-SMee Multiscale Theory seminar 計算物質科学人材育成コンソーシアム (PCoMS)
  • [Presentation] 狭空間に閉じ込められた弾性膜の座屈を伴う破壊2021

    • Author(s)
      増田 千紘, 工藤 大嗣 , 松井 和己 , 田中 良巳
    • Organizer
      第17回 日本応用数理学会研究部会連合発表会
  • [Presentation] On a flat-punch indentation problem within the context of linearized viscoelasticity2020

    • Author(s)
      Itou Hiromichi
    • Organizer
      The Second Russia-Japan Workshop "Mathematical analysis of fracture phenomena for elastic structures and its applications"
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 粘弾性体におけるき裂問題と圧子押込み問題について2020

    • Author(s)
      伊藤弘道
    • Organizer
      第32回さいたま数理解析セミナー
    • Invited
  • [Presentation] On flat-punch indentation problems within the context of linearized viscoelasticity2020

    • Author(s)
      Itou Hiromichi、Kovtunenko Victor A.、Rajagopal Kumbakonam R.
    • Organizer
      日本数学会2020年度秋季総合分科会 函数方程式論分科会
  • [Presentation] 距離弱化型摩擦則を伴なう動的自己相似亀裂の解析解2020

    • Author(s)
      平野史朗・伊藤弘道
    • Organizer
      日本地震学会2020年秋季大会
  • [Presentation] Dynamic antiplane self-similar crack with distance-weakening friction: an analytical solution for source parameter estimation2020

    • Author(s)
      Hirano, S., & Itou, H.
    • Organizer
      American Geophysical Union 2020 Fall Meeting, Online
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 2種溶媒の混合で駆動されるゲルの速い変形モード2020

    • Author(s)
      田中 良巳,清井 美結,Sui Jize,土井 正男
    • Organizer
      第70回高分子討論会(2020/9/17) オンライン
  • [Presentation] 動的非対称性をもつ混合溶媒中のゲルの膨潤収縮ダイナミクス2020

    • Author(s)
      清井美結,田中良巳,土井正男
    • Organizer
      第68回レオロジー討論会(2020/10/21)オンライン
  • [Presentation] 粗大粒子分散によるミセル溶液のレオロジー変化2020

    • Author(s)
      岡本翼,北谷星斗,田中良巳
    • Organizer
      第68回レオロジー討論会(2020/10/21)オンライン
  • [Presentation] ゲルの破壊と浸透圧の力学2020

    • Author(s)
      田中良巳
    • Organizer
      材料科学における幾何と代数I 九州大学IMI共同利用研究集会(2020/9/7) オンライン
  • [Presentation] 変分型フェーズフィールド破壊モデルの粘弾性流体への適用2020

    • Author(s)
      田中良巳
    • Organizer
      粘着研究会第172回(9月度)例会 (2020/9/11) オンライン
  • [Presentation] A variational approach to modeling thermoelastic problems2020

    • Author(s)
      Sayahdin Alfat and Masato Kimura
    • Organizer
      The Second Russia-Japan Workshop "Mathematical analysis of fracture phenomena for elastic structures and its applications"
  • [Presentation] Variational approach on crack path selection problem2020

    • Author(s)
      Alifian Mahardhika Maulana and Masato Kimura
    • Organizer
      The Second Russia-Japan Workshop "Mathematical analysis of fracture phenomena for elastic structures and its applications"
  • [Book] Mathematical Analysis of Continuum Mechanics and Industrial Applications III -Proceedings of the International Conference CoMFoS18- (Mathematics for Industry Volume 34)2020

    • Author(s)
      Itou, H., Hirano, S., Kimura, M., Kovtunenko, V.A., Khludnev, A.M. (Eds.)
    • Total Pages
      204
    • Publisher
      Springer
    • ISBN
      978-981-15-6061-3
  • [Funded Workshop] Czech-Japanese Seminar in Applied Mathematics 2021 (online)2021

  • [Funded Workshop] The Second Russia-Japan Workshop "Mathematical analysis of fracture phenomena for elastic structures and its applications" (CoMFoS20)2020

URL: 

Published: 2021-12-27  

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