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衝突・振動による粉体の過渡レオロジーとその天体地形への応用(国際共同研究強化)

研究課題

研究課題/領域番号 15KK0158
研究種目

国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)

配分区分基金
研究分野 生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
研究機関名古屋大学

研究代表者

桂木 洋光  名古屋大学, 環境学研究科, 准教授 (30346853)

研究協力者 ブルム ユルゲン  ブラウンシュバイク工科大学, 地球宇宙物理研究所, 教授
研究期間 (年度) 2016 – 2018
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
14,300千円 (直接経費: 11,000千円、間接経費: 3,300千円)
キーワード粉体物理 / 天体地形
研究成果の概要

ミクロンサイズの微粒子の凝集によるダスト凝集体およびダスト粒子群をターゲットとして固体弾を低速衝突させた際の固体弾・ターゲットの運動・変形ダイナミクスを解析した.解析によりターゲットの衝突応答物性の物理モデリングに成功した.ダスト凝集体の衝突では,固体弾の受ける抵抗力の定式化に成功し,抵抗力を特徴付ける塑性変形,衝突によるターゲットの破壊を特徴付ける強度などの値を実験結果に基づいて見積もった.ダスト微粒子群をターゲットとした衝突ではターゲットの膨張速度が衝突エネルギーによりスケールされることを明らかにした.これらの結果を通してダストの衝突応答の基礎物理の理解を深めた.

研究成果の学術的意義や社会的意義

微小粒子が凝集体や粉体のような構造を取ることは,小麦粉等が簡単にダマを作ること等から普段の生活の中でも随所に感じることができる.本研究ではこのようなダマを作る凝集粉体構造の力学的な特性の解明を実験に基づいて行った.このような凝集粉体構造は実は太陽系形成の初期段階に惑星形成の材料物質として普遍的に存在していたと考えられており,その力学特性を解明することは惑星系のルーツを探る上でも重要な知見となる.本研究では,このように日常生活から惑星形成までの幅広い現象に関係する凝集体の衝突物性を国際共同研究の実験により明らかにした.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2018 2017

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] ブラウンシュバイク工科大学(ドイツ)2017

    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Impact-induced energy transfer and dissipation in granular clusters under microgravity conditions2018

    • 著者名/発表者名
      H. Katsuragi and J. Blum
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 121 号: 20

    • DOI

      10.1103/physrevlett.121.208001

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Void structure stability in wet granular matter and its application to crab burrows and cometary pits2018

    • 著者名/発表者名
      A. Shinoda, S. Fujiwara, H. Niiya, and H. Katsuragi
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 8 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-018-33978-8

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Shape dependence of resistance force exerted on an obstacle placed in a gravity-driven granular silo flow2018

    • 著者名/発表者名
      H. Katsuragi, K. Anki Reddy, and K. Endo
    • 雑誌名

      AIChE J.

      巻: 64 号: 11 ページ: 3849-3856

    • DOI

      10.1002/aic.16205

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The Physics of Protoplanetesimal Dust Agglomerates. IX. Mechanical properties of dust aggregates probed by a solid-projectile impact2017

    • 著者名/発表者名
      H. Katsuragi and J. Blum
    • 雑誌名

      The Astrophys. J.

      巻: 851 号: 1 ページ: 23-23

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aa970d

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] ダスト凝集体への固体弾衝突による変形および破壊2018

    • 著者名/発表者名
      桂木洋光,J. Blum
    • 学会等名
      第14回衝突研究会 研究集会「天体の衝突物理の解明 (XIV) 」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 高空隙率ダスト凝集体の衝突によるクレーター形成と破壊2018

    • 著者名/発表者名
      桂木洋光,J. Blum
    • 学会等名
      第86回形の科学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 高空隙率ダスト凝集体への固体弾衝突動力学2018

    • 著者名/発表者名
      桂木洋光,J. Blum
    • 学会等名
      粉体工学会2018年度秋期研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 高空隙率ダスト凝集体と固体弾の衝突動力学2018

    • 著者名/発表者名
      桂木洋光,J. Blum
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Dynamics of a solid projectile impact onto a porous dust aggregate2018

    • 著者名/発表者名
      H. Katsuragi
    • 学会等名
      Rheology of disordered particles - suspensions, glassy and granular materials
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2016-10-04   更新日: 2020-03-30  

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