2019 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（荷重移動が1/r^αに比例）を様々な値に変えてシミュレーションを行った。
昨年度に引き続き、外部応力の臨界値σc（シミュレーション開始直後に全ファイバーが破断するような外部応力σの最小値）と亀裂発生地点間距離の分布を、パラメタについてより詳細に調べた。昨年度の段階ではα=1.0, 2.0, 3.0の場合についてのみ外部応力の臨界値σcが分かっていたが、さらにα=4.0, 5.0, ∞についても調べ、それぞれσcが0.18, 0.17, 0.15であることが分かった。
また、これまでの研究で、亀裂発生地点間距離の分布のふるまいから、α=2.0はα=∞と似ている、すなわちlocal load sharingの場合の"普遍クラス"に属するらしいという結果が得られていた。一方、熱活性ではない、「通常の」ファイバーバンドル模型においては、α=2.0はα=0と同じglobal load sharingの場合の"普遍クラス"に属すること、そしてαc=2.2を境にどちらの"普遍クラス"になるかが決まるということが分かっている。この違いを理解するため、本年度はα≦2.0についてより詳細なシミュレーションを行っている。残念ながらまだこの結果は今年度中には出なかったが、近いうちに熱活性ファイバーバンドル模型の場合のαcが判明するであろう。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
計画では、本年度の初期段階でファイバーバンドル模型に関する研究は終わっており、途中から同様の問題を離散要素法を用いて研究することになっていた。しかしながら、ファイバーバンドル模型の研究について想定していたよりも多くの未解明かつ興味深い結果が得られていること、本研究以外のエフォートを割いている研究にやや時間がとられてしまったこと、また、新型コロナウィルス関連で予定していた海外の共同研究者への訪問ができなかったことにより、離散要素法による十分な研究準備を整えることができなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度が最終年度であることを踏まえ、今後はファイバーバンドル模型に関する研究に集中する。これまでの研究結果を論文にまとめ、投稿する。海外の共同研究者への訪問は新型コロナウィルスの問題で困難と思われるが、オンライン会議システムの仕様も含め密接な議論を行うようにする。
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| Causes of Carryover |
主な理由は、本年度に予定していた海外の共同研究者への訪問ができなかったことである。次年度に新型コロナウィルスに関する問題がある程度解決できるようであるならば、共同研究者への訪問や海外の国際研究会の参加により使用する。また、現在準備中である論文について、次年度中に受理までいったのならば、オープンアクセス化のために使用する。
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