2018 Fiscal Year Research-status Report
Experimental study on impact of particle collisions on collapse characteristics of soil crust
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18K04346
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
中村 公一 鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (90530642)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 法線方向入射速度 / 速度比 / 衝突痕 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，供試体条件1種類，入射角度4種類，入射速度を約5～15m/sの範囲で直径0.5mmのガラスビーズを衝突させる実験を実施した．高速度カメラとPIVレーザーにより入射粒子の軌跡と，供試体から土粒子が飛散する状況を16000fpsで撮影した．衝突痕をデジタルマイクロスコープを用いて分解能0.5285μmの3次元形状を計測し，衝突痕の体積，入射方向を長さ，長さの直角方向を幅として，3次元計測結果より長さ・幅・深さを求めてデータ整理を行った．これより以下の結果を得た．なお，長さを幅で除したものをL/W比としている．
法線方向入射速度が大きくなるほど消費エネルギーは大きくなる傾向を示し，法線方向入射速度1m/sの消費エネルギーは約1μJであるが，10m/sでは約101μJとなった．法線方向入射速度が大きくなるほど速度比は約0.2まで低下し，法線方向入射速度が約8m/s以上ではほぼ一定となる傾向を示した．法線方向入射速度が大きくなるほど，衝突痕の体積（破壊された体積）は大きくなり，法線方向入射速度1m/sで約0.005mm^3であるが，10m/sでは約0.025mm^3となった．法線方向入射速度が大きくなるほど幅と深さは顕著に大きくなるが，長さの変化量は小さい．入射角度が大きくなるとL/W比は約4から1へ小さくなるが，30度でほぼ1となり，ほぼ円形となる．法線方向入射速度とL/W比の関係は，約6m/sでL/W比は1となりそれ以上の法線方向入射速度ではほとんど変化しない．
以上より供試体条件は1種類であるが，入射角度と入射速度の変化は衝突痕の幅と深さに影響を与え，衝突痕の体積が変化する結果を得た．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
0.5mmのガラスビーズを供試体へ衝突させ，高速度カメラによる軌跡と飛散状況とともに，衝突痕の状況を数値化することができた．当初は，供試体破壊状況（衝突痕）の確認を外部機関の機材で実施予定であったが，大学所有の機材と科研費により購入した機材で対応できたたため，予定より多くの実験を行うことができた．なお，供試体の条件として強度を変更する予定であったが，シャーレなど容器に入った状態の供試体強度評価方法についてさらに検討する必要があるものと判断し，本年度の実験では複数の供試体条件で実施していない．
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| Strategy for Future Research Activity |
供試体の強度評価方法を定め，この結果を用いて供試体条件を変更し衝突実験を実施する．また，供試体作成方法について検討し，供試体による差異が小さくなるよう改善する．飛散状況と衝突痕の形状・体積との対応について検討する．
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