2018 Fiscal Year Research-status Report
Statistical physics on structure and dynamics of microcracks in thermally activated breakdown of heterogeneous materials
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17K14360
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
吉岡 直樹 国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, 研究員 (10548209)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 統計物理 / 破壊現象 / 計算物理 / 粉体物理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ファイバーバンドル模型のフレームワークを用いて、不均一材料の熱活性クリープ破壊に関し、特に亀裂の発生地点間距離について研究を行った。我々が最近提案した、動的モンテカルロ法による数値計算を用い、温度T、外部応力σ、そして、材料特性の一つとして、壊れたファイバーにかかっていた荷重が他のファイバーに移る際の距離依存性に関わるパラメタαを様々な値に変えてシミュレーションを行った。
前年度において、亀裂発生地点間距離の分布について、指数-1.5の非自明なべき分布が一部のパラメタについて得られることがわかっていた。今回、さらにパラメタセットを増やした上でこの分布の時間発展を調べたところ、より複雑なことが起こっていることがわかった。まず、より多くのパラメタについて破断直前で非自明なべき分布があることが分かった。さらに、その指数は全体の分布におけるものとは異なり、-0.3&から-0.5くらいであった。
また、実際の音響放射の測定実験では、強度の小さなノイズは除去される。そこで、我々のシミュレーションにおいても、バーストサイズにthresholdを設けて、その値より大きなサイズの破壊イベントのみを用いて亀裂発生地点間距離の分布を調べた。すると、非自明なべき分布について、指数が変化することがわかった。
一方、離散要素法による破壊にまつわるシミュレーションを行うため、今年度はそのコードの準備を行った。残念ながら完成には至らなかったものの、並列化を行うための前段階としてコードの修正を行ったほか、粉体と流体の相互作用も取り入れることを目指し、SPH法の実装を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ファイバーバンドル模型を用いた研究については順調に進んでいる。今年度中に論文を投稿することはできなかったが、現在投稿準備中であり、来年度には出版まで漕ぎ着けるであろう。一方、離散要素法を用いた研究については、今年度中にシミュレーションの準備ができることを予定していたが、ファイバーバンドル模型による研究に想定以上に時間を取られたため、並列化の実装までは至らなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
ファイバーバンドル模型を用いた研究については、まずはここまでの研究内容を論文にして投稿する。これは現在進行中である。また、当初の研究計画とは異なるが、この模型について新たな疑問が出てきたのでそれを調べる。具体的には、2点。一つは、荷重の移動に関するパラメタαについてである。もともと、熱ゆらぎがない場合についてはα依存性はHidalgoらによりよく調べられており、α=2.2（2.0ではない）で相転移があることが知られている。しかしながら、熱ゆらぎがある場合についてα=1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0でシミュレーションをしたところ、平均場的な振る舞いをしたのはα=1.0のみであった。これは臨界値がα<2.0であることを意味している。ではこのモデルにおける臨界値はいくつなのだろうか。これを今年度は調べる。また、強度の乱れ分布をこれまでは0 < f < 1の一様分布と仮定していた。これを変更したらどうなるかというのも大変興味深い。これらを研究する。
離散要素法を用いた研究については、遅れていた並列化を遅くとも今年度前半で実装する。また、SPH法と組み合わせた上で、まずは粉体と流体が混ざったペーストの振る舞いに関するシミュレーションを行う。さらに、今年度中に間に合うならば、このペーストを加熱した際のシミュレーションを行い、この系の破壊の振る舞いを調べたい。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた主な理由は、元の計画で予定していたノートPCの購入を見送ったことである。これに関しては、次年度の初めに購入をするため、この額は問題なく使用できる。
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Research Products
(5 results)
