| 研究課題/領域番号 |
16H04039
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
固体地球惑星物理学
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
市原 美恵 東京大学, 地震研究所, 准教授 (00376625)
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| 研究分担者 |
山中 晃徳 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50542198)
亀田 正治 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70262243)
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| 研究協力者 |
大橋 正俊
武田 志緒里
山西 渓太
丸山 祥吾
大槻 道夫
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)
2018年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2017年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2016年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
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| キーワード | レオロジー / マグマ / 噴火 / 流動 / 破壊 / 気泡 / 粘弾性 / 粘弾性流体 / 破砕実験 |
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| 研究成果の概要 |
流体であるマグマが固体的に破壊する現象の解明を目的とし，理論研究・数値計算・模擬物質の変形実験の３つを進めた．理論的考察の結果，既存のマグマレオロジーモデル式の問題が明らかになり，非線形項（場の変形・回転効果と変形による散逸効果）を正確に記述する必要があることが分かった．一方，線形粘弾性モデルを用いて，フェーズフィールド法と有限要素法を組み合わせて粘弾性流体の破壊シミュレーションを行い，実験で見られている現象の特徴を再現することに成功した．発泡・硬化過程のポリウレタンフォームをマグマ模擬物質として用いた変形実験を行い，マグマ破砕直前の変形履歴を噴出物の気泡変形度から読み取る方法を提案した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
流体の破壊という未解明の問題について，理解が大きく進んだ．この問題は，火山噴火の爆発性を決める要因を明らかにするための基礎である．また，複雑な流体の製造・加工・応用を行う様々な工学分野でも重要である．本研究で得られた理論的知見や，数値計算手法は，まだ不完全であるが，今後進めるべき方向性について明らかになった．また，マグマ模擬物質としてポリウレタンフォームの変形実験を行ったが，実験手法や得られた結果は，火山学のみならず，ポリマーの分野でも新規性のあるものである．地球科学と工学の連携により，流体の破壊力学という新しい連続体力学への第一歩を踏み出すことができた．
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