2018 Fiscal Year Annual Research Report
Step-by-step eigenvalue buckling analysis of dimple pattern transformation in hard film on soft substrate
| Project/Area Number |
17K18826
|
|---|
| Research Institution | Nagoya University |
|---|
Principal Investigator |
奥村 大 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (70362283)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2019-03-31
|
| Keywords | 固体力学 / 材料力学 / 分岐座屈 / パターン変態 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，軟質基盤上の硬質膜に生じる凸凹パターン変態の探索的分岐不安定解析を実施するための指導原理構築と効率的な解析手順考案，現象の機構解明を進めてきた．昨年度には，探索的分岐不安定解析を多様な問題設定下において実施するため，市販の有限要素解析ソフトを利用することを想定し，座屈固有値解析において疑似的負荷パラメータを利用した汎用的な解析手法を考案し，国際論文に採択されている．本年度は，その手法を用いて凸凹パターン変態の解析を進め，以下の知見を得た．はじめに，ゲル膜に対する解析によって，優先的な波長の解析結果は，板の大変形理論に基づく解析解とおおよそ一致することがわかった．この優先的な波長を有する正弦波モードが重畳発生することによって，チェッカーボードパターンや六方ディンプルパターンは形成される．また，逆六方ディンプルパターンやトライアングルパターンも同様の組み合わせによって生じ得る．座屈後解析によって，その安定性を比較することができ，チェッカーボードパターンと六方ディンプルパターンの間にはほとんど有意な差がなく，いずれも優先的に生じやすいという結果を得た．一方，逆六方ディンプルパターンは不安定であり，膨潤挙動を考慮した結果として，実験と対応する結果が得られた．さらに第2分岐点を探索し，その後の経路に誘導したところ，チェッカーボードパターンの発展パターンよりも六方ディンプルパターンの発展パターンの方が安定であることがわかり，実験でも一部で観察されているパターンであることを確認した．すなわち，探索的分岐座屈解析によって経路を追跡してゆけば，実験において観察されており，単純な理論解析では説明できない現象の説明が可能となることを確認した．現段階では，講演会での2件の発表を研究業績としているが，データをそろえて国際雑誌に論文投稿する準備を進めている．
|
