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2011 Fiscal Year Annual Research Report

マイクロ充填粒子の形態・強度・界面制御による高分子材の高強度多機能化

Research Project

Project/Area Number 22360054
Research InstitutionFukui University of Technology

Principal Investigator

冨田 佳宏  福井工業大学, 工学部, 教授 (10031147)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 屋代 如月  神戸大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (50311775)
高木 知弘  京都工芸繊維大学, 大学院・工芸科学研究科, 准教授 (50294260)
陸 偉  大阪府立大学, 工学研究科, 助教 (20398423)
内田 真  岡山大学, 大学院・自然科学研究科, 助教 (90432624)
Keywords高分子材 / 粒子強化複合材 / 多機能化 / 界面制御 / 有限要素法 / 均質化法 / 分子鎖網目理論 / 分子動力学
Research Abstract

充填高分子材の強度評価ならびに巨視的に所要の高強度・多機能性を有する充填高分子材の創生を目指した研究を推進し,以下の研究成果を得た.
(1)ひずみ速度,温度依存性非アフィン分子鎖網目モデル/部分結晶モデルを局所的な分子鎖の分布を許容できる形式に一般化し,界面の特徴を導入可能な代表体績要素モデルを構築した.ついで,それを均質化法に導入し,充填粒子と高分子材との相互作用を評価可能なマルチスケールモデルを構築した.
(2)構築した粒子充填高分子材のマルチスケールモデルを用いて,一連のシミュレーションを行い,得られた結果と実験結果を詳細に比較検討し,モデルの問題点ならびに修正箇所を抽出し高精度化の可能性を検討した.
(3)充填材のキャビテーションや界面の剥離による平均応力抑制効果を利用し,クレーズの発生を遅らせ,エネルギをより多く吸収する局所せん断帯の発生と伝播を伴った変形を誘発させる条件を明らかにした.
(4)界面の力学的特性を変化させることによって,変形を,粒内,界面,母材に集中させることの可能性を検討し,マクロな材料特性の制御の可能性を示した.
(5)分子鎖同士の時間のオーダーが異なる相互作用を導入可能な形式に一般化した構成式と均質化法を用いて,広範なひずみ速度域に対して粒子充填高分子材の特性を適切に表現可能なモデルを構築した.
(6)一連のシミュレーションにより,ひずみ速度に依存した充填高分子材のエネルギ吸収性,靭性,強度を調べ,充填高分子材の高機能化に必要な粒子の形状,分布形態,界面性状を明らかにした.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究代表者,研究分担者が夫々の担当の研究を鋭意推進し,内外の学術専門誌の論文掲載,国際会議での招待講演,基調講演などを通してその成果を公表している.加えて,次年度以降に公表すべく準備している関連の研究成果もある.

Strategy for Future Research Activity

研究代表者,研究分担者が夫々の担当の研究を鋭意推進し,内外の学術専門誌への論文投稿,国際会議での発表などを通してその成果を公表するとともに,最終年度でもあるので,今後の発展性を意識しつつ,研究成果の取り纏めを行う.

  • Research Products

    (19 results)

All 2012 2011

All Journal Article (12 results) (of which Peer Reviewed: 12 results) Presentation (5 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] Molecular Dynamics Simulation on Interaction between Screw Dislocation and Pseudo Yttrium Oxide in Bcc-Fe2012

    • Author(s)
      K. Yashiro, A. Yamaguchi, M. Tanaka, T. Okuda, K. Koga, T. Segi
    • Journal Title

      Materials Transactions

      Volume: 53 Pages: 401-406

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Molecular dynamics study on atomic elastic stiffness in Si under tension : homogenization by external loading and its limit2012

    • Author(s)
      K.Yashiro
    • Journal Title

      Modelling Simul.Mater.Sci.Eng.

      Volume: 20 Pages: 045-051

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Study on the Mechanical Model of Double Network Hydrogel2012

    • Author(s)
      I.Riku
    • Journal Title

      Proc.of 33rd Australiasian Polymer Symposium

      Pages: 59-62

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Evaluation of Deformation Induced Texture Dependent Mechanical Characteristics of Silica-Filled Rubber2012

    • Author(s)
      Yoshihiro Tomita
    • Journal Title

      International Symposium on Plasticity 2012 and Its Current Applications

      Volume: (CD ROM) Pages: 313-315

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of Spherulite Size on Macriscopically Non-Uniform Deformation of Semi-Crystalline Polymer2012

    • Author(s)
      Makoto Uchida
    • Journal Title

      Proceedings of the 18th International Symposium on Plasticity

      Volume: (CD ROM) Pages: 316-318

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] シリカ充填ゴムのモデル化と変形挙動の評価2011

    • Author(s)
      望月利紀,北村真瑠久,内藤正登,屋代如月,冨田佳宏
    • Journal Title

      日本機械学会論文集

      Volume: 77 Pages: 233-241

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Sequential evaluation of continuous deformation field of semi-crystalline polymers during tensile deformation accompanied by neck propagation2011

    • Author(s)
      Makoto Uchida
    • Journal Title

      International Journal of Plasticity

      Volume: 27 Pages: 2085-2102

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Deformation behavior of silica filled rubber under monotonic and cyclic straining2011

    • Author(s)
      Y.Tomita
    • Journal Title

      Material Research Innovations

      Volume: 15 Pages: 187-190

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Numerical investigations of stress in dendrites caused by gravity2011

    • Author(s)
      T.Takaki
    • Journal Title

      Journal of Crystal Growth

      Volume: 337 Pages: 97-101

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Peta-scale phase-field simulation for dendritic solidification on the TSUBAME 2.0 supercomputer2011

    • Author(s)
      T.Shimokawabe
    • Journal Title

      International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis, 2011

      Pages: 1-11

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Multi-Phase-Field Simulations of Dynamic Recrystallization during Transient Deformation2011

    • Author(s)
      T.Takaki
    • Journal Title

      ISIJ International

      Volume: 51 Pages: 1717-1723

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 積層複合体モデルに基づく結晶性高分子材料のミクロ・メゾスケールの変形挙動のモデル化2011

    • Author(s)
      内田真
    • Journal Title

      日本機械学会論文集

      Volume: 77 Pages: 902-915

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Evaluation of Deformation Induced Texture Dependent Mechanical Characteristics of Silica-Filled Rubber2012

    • Author(s)
      Y. Tomita, S. Nakata, M. Naito, K. Yashiro
    • Organizer
      Plasticity 2012 基調講演
    • Place of Presentation
      San Juan.PR
    • Year and Date
      2012-01-05
  • [Presentation] Multiscale Modeling of Hot-Working Process Using Multi-Phase-Field Method2012

    • Author(s)
      T. Takaki, A. Yamanaka, Y. Tomita
    • Organizer
      Plasticity 2012
    • Place of Presentation
      San Juan.PR
    • Year and Date
      2012-01-05
  • [Presentation] Effect of Distribution of Spherulite on the Non-Uniform Plastic Deformation Behaviour of Semi-Crystalline Polymer2011

    • Author(s)
      M. Uchida and N. Tada
    • Organizer
      COMPLAS XI
    • Place of Presentation
      Barcelona
    • Year and Date
      20110907-0909
  • [Presentation] Dynamic Recrystallization Model during Hot Working by Coupling Phase-Field Method and Finite Element Method2011

    • Author(s)
      T.Takaki
    • Organizer
      COMPLAS XI
    • Place of Presentation
      Barcelona
    • Year and Date
      20110907-0909
  • [Presentation] MPF-DRX法とFE法による熱間加工マルチスケールモデルの構築2011

    • Author(s)
      高木知弘, 山中晃徳, 冨田佳宏
    • Organizer
      日本機械学会第24回計算力学講演会
    • Place of Presentation
      岡山
    • Year and Date
      2011-10-08
  • [Book] フェーズフィールド法-数値シミュレーションによる材料組織設計-2012

    • Author(s)
      高木知弘
    • Total Pages
      205
    • Publisher
      養賢堂
  • [Book] 連載講座高分子材料の力学特性評価と高機能化(11)-(21)2012

    • Author(s)
      冨田佳宏
    • Total Pages
      78
    • Publisher
      養賢堂機械の研究

URL: 

Published: 2013-06-26  

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