Physics of flowing solids

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K03670
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 13010:Mathematical physics and fundamental theory of condensed matter physics-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Michio Otsuki 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 准教授 (30456751)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 粉体 / ジャミング転移 / レオロジー

Outline of Final Research Achievements

Granular materials consisting of macroscopic solid particles can be considered as "flowing solids" that exhibit both fluid-like and solid-like behavior depending on the situation. Based on numerical simulations and theoretical analysis, we have revealed scaling laws for the nonlinear response of granular materials under uniform shear. Using a continuum model based on the constitutive equations obtained from the above analysis, we have analyzed various flows. The analytical results are compared with those of numerical simulations and experiments.

Free Research Field

非線形物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

類似の連続体モデルに基づいた粉体のマクロな流動・変形の解析に関しては、これまで主に土木工学的な視点から研究が進められてきた。しかし、既存の枠組みでは、粉体の力学的特性として多数のパラメータを含む経験則を仮定した上で複雑なシミュレーションを実施するしかなく、実際の現象の理解には不十分な面がある。本研究の遂行により、連続体モデルに、微視的観点から得られる力学的特性の知見を組み合わせることで、ある種のミクロな土台に基づいた粉体ダイナミクスの理解が進んだと考えられる。