2009 Fiscal Year Annual Research Report
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21540377
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
早川 美徳 Tohoku University, 教育情報基盤センター, 教授 (20218556)
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| Keywords | 破壊 / 亀裂 / パターン形成 / 振動 / 不安定性 / 粘弾性 / 薄膜 / 粘性流体 |
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| Research Abstract |
薄いゴムの円筒状の薄膜を、大きく変形させた状態で、高粘度のシリコンオイルを薄く塗布した硬い円筒の上に被せ、その一部に初期亀裂を導入すると、条件によって、その亀裂は、自発的に進展し、ある種の亀裂パターンを得ることができる。この系は、下地の粘性流体によって、膜の変形速度が強く制限されるため、通常であれば高速破壊となるべき状況であっても、低速な亀裂進展を観察することができる。
歪んだ状態のゴム膜が円筒の上で緩和する過程を測定することによって、特徴的な緩和時間スケールを実験的に見積もることができるが、ゴムに加える初期歪の大きさと、この緩和時間をパラメータとして、螺旋、振動、不規則、直進など、いくつかの特徴的な亀裂パターンが得られることが分かった。さらに、複数回の実験によって亀裂のモルフォロジについての実験相図の作成を行った。
その結果、亀裂パターンは、初期歪の大きさに加え、膜の緩和時間にも強く依存する結果が得られたが、このことは、シリコンオイルを介した基板との摩擦から生じるものに加え、それと独立した時間スケールを持つ環象との競合によって生じた結果であると予想している。
こうした予想を裏付けるため、バネモデル、および、有限要素法を用いた亀裂の進展過程の記述に現在取り組んでいる。
円筒を用いた実験では、歪の制御やビデオ撮影が難しいため、平面板に薄膜を挟みこんで、同様の実験を行うための装置の製作途上で、今後、組み立てと調整を行い、境界条件の違い等についても検討を行う予定である。
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Research Products
(3 results)
