2014 Fiscal Year Annual Research Report
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24654119
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
山口 哲生 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20466783)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 摩擦 / 地震 / スティックスリップ / 自己組織化 / ゲル / 不均一性 / 可視化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
すべり摩擦現象における時間・空間的に不均一なスティック‐スリップ運動のメカニズムを詳細に理解するため，シリコーンゲルとアクリル樹脂ブロックとのすべり摩擦実験を行なった．様々な予備的検討を行なった結果，ゲルとブロックとの初期傾き角や垂直荷重を変化させることで，極めて再現性よくスティック‐スリップ運動がモード分岐を示すことを見出した．また，モード分岐に対応して，摩擦力のゆらぎや最大摩擦力，すべりイベントのサイズ分布などにも大きな違いを生じることが分かった．次に，これらの結果を理解するため，全反射照明法およびPIV法を用いた真実接触領域分布，法線/せん断応力分布のその場可視化を行なった．その結果，巨大なすべりイベントが発生する直前の摩擦力（平均せん断応力）が，前駆的なスリップ（プレカーサースリップ）によって生じた固着領域のはがれの総面積に強く依存することを見出した．これは，はがれの総面積をモニターすることによって，巨大なすべりイベントの発生時期を精度よく予測できることを意味している．一方，プレカーサースリップでは局所的にしかすべりを及ぼさないため，摩擦界面の応力場は，プレカーサースリップが複数発生するに従って次第に不均一性を増していくことが分かった．従来の地震現象の室内実験のように実験者が設定した初期応力場に基づいてスティック－スリップイベントが時間発展するのではなく，系が自己組織的に応力場を形成し巨大イベントを引き起こす様子が観察された．これは，我々が知る限り，はじめて得られた成果である．
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