2017 Fiscal Year Annual Research Report
多時間スケールの競合する非線形応答：雪崩的な崩壊現象
Publicly Offered Research
| Project Area | Science of slow earthquakes |
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| Project/Area Number |
17H05420
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| Research Institution | Shimane University |
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Principal Investigator |
大槻 道夫 島根大学, 総合理工学研究科, 講師 (30456751)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 非線形応答 / 粉体 / ジャミング転移 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
フラジャイルな『固体』で発生する破壊、滑り、降伏などの非線形応答においては、多くの場合、ゆっくりと進行する背景のモードと間欠的に発生する急なモードの競合が観測される。このような現象の理解は現在の非平衡・非線形物理の重要な課題と認識されている一方、相互の共通した背景は理解されていない。こうした多時間スケールが共存する現象の並列・網羅的な研究を通して、統一的な理解を目指す。当該は特に剪断粉体で発生する非線形応答に対して粒子間摩擦が与える影響を系統的に調べた。
摩擦がない粉体粒子系の剛性率は、ジャミング転移点からのズレに対して連続的に増大することが示されている。ところが、一般的な粉体においては粒子間摩擦を無視することができない。そこで、実際にわずかな粒子間摩擦を導入した時に、その振る舞いがどのように変化するかを調べた結果、無限小の摩擦力を導入するだけで剛性率の転移のタイプが連続から不連続に変化することがわかった。しかし、それは歪みが無限小の線形剛性率に限った話であり、非線形応答領域まで考慮することで、その一件矛盾するように見える剛性率の転移が自然に解釈できることを発見した。
また、一般の粉体の研究では球状の理想的な粒子を考えるが、一般の粉体の形状は球である事はほとんどない。そこで、そうした粒子形状に対する依存性の研究も継続的に進めている。特に、これまでの定常せん断系の成果では、そのレオロジー特性が形状に対してほとんど変化しないことがわかってきている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当該年度は予定通り粉体の非線形応答と粒子間摩擦の影響を調べた。この結果自体は問題ないが、最終的な目的であるスロー地震の理解までは到達していない。次年度はさらにスロー地震を意識して研究を進めたい。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度の摩擦粒子系の研究をさらに進める。これまでの研究により、初期状態の形成過程によって粉体の応答は大きく変化することがわかっている。こうした初期の形成過程依存性はshear jammingとして近年注目を集めている分野であり、この非線形応答に着目した研究を進める。さらに、より地震に関連した研究として、砂山での雪崩的な応答のシミュレーションを実施し、地震との対応を詳しく調べる。また、実際の地層ではシミュレーションで実施しているような１種類の粒子系というのはあまり見られず、様々な粒子の混合した系が一般的である。このような複合系での非線形応答の系統的な理解も目的の一つである。
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