2011 Fiscal Year Research-status Report
多重安定系の状態間遷移の非凸性に基礎をおく変形構造体の力学理論の確立
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23656071
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
中谷 彰宏 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50252606)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2014-03-31
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| Keywords | 計算力学 / 変形体力学 / 不安定現象 / 連続体力学 / シミュレーション |
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| Research Abstract |
変形体の非弾性特性をマクロ変数が規定された状態で多数の局所安定なミクロ状態をとりうる多重安定系の状態間遷移によって記述する新しい連続体力学理論を確立する。とくに、背景に隠れた系としての多重安定状態の時間発展を陽に記述する定式化を行うことによって、現象論的支配方程式の素過程からの導出や、マルチスケール理論における粗視化の新しい方法論に結びつく知見を得ることを目的として研究を行っている。平成２３年度は、多重安定テンセグリティ構造のユニットからなる構造体を設計し、状態遷移に基礎をおく力学理論を定式化を進めるとともに、以下の研究を実施した。１．軟化再硬化特性、すなわち二つの局所安定点を有する構成関係式を用いて局所不安定の伝ぱ機構に関する有限要素解析を行った。結果が幾何学的な制約条件と力学的平衡条件により予測される簡易モデルにより再現できることを明らかにした。２．間欠泉のパターン形成について垂直管モデルを用いた物理シミュレーションと修正ロトカ・ボルテラモデルによる数理的検討を行った。加える熱流束と入り口の流速に依存して現れる噴出様式の違いを次元解析と数理モデルによる解の性質から明らかにした。３．選択的二状態遷移による多分子モーターモデルの運動特性解析を行い、無負荷、負荷時の応答を、拡散の微視的理論により整理できることを明らかにした。４．均質化理論を用いて液相を有する多孔質体の変形解析の定式化と解析を行い、微視的内部構造の違いによるマクロ特性の評価を行うことができることを示した。 以上の成果から、微視的構造の不安定性が巨視的な特性に与える影響する系の性質を検討することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初想定した系にとどまらず、弾塑性解析、気液二相流、分子モーター、液相を有する多孔質体といった見掛け上異なる現象として現れる様々な事象に対して、微視的不安定性が巨視的な非線形特性を生み出すメカニズムを調査し、その普遍性を明らかにすることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
双安定テンセグリティ構造を有する構造体に対して、平成23年度に行った局所安定間の遷移解析理論の定式化を基礎に、速やかに変形シミュレーションを実施する。さらに、遷移実験を行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
研究を進めていく上で必要に応じて研究費を執行し、解析モデルの検討や理論研究を先行して実施したため、当初の見込み額と執行額は異なったが、全体を通じた研究計画に変更や遅延はなく、前年度の研究費も含め、当初予定どおりの計画を進めていく。
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