Validity of time-temperature superposition principle from the viewpoint of molecular structure and development of long-term life prediction method by MD analysis

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19KK0363
• Research Category: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Materials/Mechanics of materials
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: Sakai Takenobu 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (10516222)
• Project Period (FY): 2020 – 2023
• Keywords: 分子動力学シミュレーション / 粘弾性力学

Outline of Final Research Achievements

In this study, the validity of MD analysis was examined by comparing it with experiments, and an automated and accurate evaluation method of the time-temperature superposition principle (tTSP) was applied to the MD analysis results, aiming to accurately predict long-term life in the future. Analysis of the molecular motion of tTSP revealed that bond bending angles and dihedral angle potential energy have a large effect on TTSP. In the case of nano-indentation tests, it became clear that it is difficult to compare nanoindentation tests because experiments of the same size as MD analysis cannot be performed.

Free Research Field

粘弾性力学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、高分子材料およびその複合材料全般に適用可能な時間－温度換算則に関する成果を得ており、特にその寿命を評価するうえでこれまで明らかにされていなかった、時間－温度換算則のメカニズムの解明を行っており、工学的に意義があると考えている。また時間－温度換算則を評価するうえで必要となる、技術者の主観に依存するマスター曲線の作成方法の自動化により、クリープ解析結果だけでなく、分子の動き解析結果についても正確なマスター曲線の作成および活性化エネルギーの評価ができた。本研究より将来的に分子構造と粘弾性挙動、特に長期寿命との関係を正確に求めることができるようになったと考えている。