2018 Fiscal Year Research-status Report
焼結ダストアグリゲイトから惑星はできるか？室内実験と数値実験による衝突現象の解明
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17K05631
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
城野 信一 名古屋大学, 環境学研究科, 准教授 (20332702)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
桂木 洋光 名古屋大学, 環境学研究科, 准教授 (30346853)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ダストアグリゲイト / 焼結 / 力学的応答 / バネ定数 / 有限要素法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
初年度において，ガラスビーズを用いて焼結体を作成した上で引っ張り実験を行っていたが，結合部の剛性が著しく小さいことが判明した．これはおそらく結合が完全では無いためである．本研究の対象となるのはサブミクロンサイズの微粒子であるため，結合部が不完全になることは考えづらい．そのため，数値シミュレーションにより作成した焼結体結合部の形状データを元に，ジュラコン素材を切削することで結合部のモデル物質を作成した．焼結の進行度合いに応じて，様々な太さの結合部をもつモデル物質を作成した．変形試験機を用いてこのモデル物質に力を加え，結合部のバネ定数を求めることに成功した．
室内実験によって求めた結合部のバネ定数と比較するために数値シミュレーションも行なった．フリーソフトであるFreeCADに上述した形状データを読み込ませて，三次元形状モデルを作成した．FreeCADに有限要素法モジュールを組み込むことで，作成した三次元形状モデルに荷重をかけ，変軽量を算出した．現在は，室内実験と数値シミュレーションで得られたデータの比較検討を行なっている．
焼結ダストアグリゲイトの衝突シミュレーションの三次元化を東工大グループが行い，それに協力した．三次元シミュレーションの結果，ダストアグリゲイトの密度がある程度高いと衝突の結果が合体とはならず跳ね返りになることが確認された．これは昨年度に行なった二次元シミュレーションと整合的な結果である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
室内実験および有限要素法数値シミュレーションを大学院生と行なっていたが，当該大学院生がアメリカに9ヶ月留学することとなった．このためこの期間中の進捗が遅れることとなった．
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| Strategy for Future Research Activity |
大学院生の帰国後，室内実験データと有限要素法数値シミュレーションの結果をとりまとめる．円柱の引っ張りバネ定数，および平面上に固定された円柱の引っ張りバネ定数の解析解と比較することで，結果の解釈を行う．焼結ダストアグリゲイトの変形においては，結合部の引っ張りバネ定数に加えて曲げのバネ定数が重要である．今年度は，モデル物質の曲げ変形実験および有限要素法においても曲げ変形実験に取り組む予定である．ただし室内実験においては特殊な治具の作成が必要となることが予想され，この開発にある程度の時間がかかるものと考えられる．
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| Causes of Carryover |
今年度は概ね予算通りに支出をしたが一方で別の科研費を受領したため，そちらでまかなえる旅費があり若干の残額が発生した．翌年度においては室内実験に用いるサンプルの作成費用として支出する予定である．
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