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せん断変形下で降伏する粉体の非平衡ダイナミクス ― 粘弾性挙動と雪崩の解明

研究課題

研究課題/領域番号 16H06628
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分補助金
研究分野 数理物理・物性基礎
研究機関東北大学

研究代表者

齊藤 国靖  東北大学, 数理科学連携研究センター, 准教授 (10775753)

研究期間 (年度) 2016-08-26 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード粘弾性 / 乱流 / 分子動力学法 / レオロジー / 物性基礎論 / 数理物理 / 物性理論
研究成果の概要

粉体の複雑な振舞いを微視的に理解するため,分子動力学法を用いて,せん断変形下で降伏する粉体の非ファイン速度の統計的性質を調べた.特に、非アフィン速度の集団的な振舞いや渦構造が観測される降伏状態において、強い空間相関が現れる事が解り,エネルギースペクトルが波数に対してべき減衰を示し,ストレスの強い非線形性の裏にはミクロな乱流構造が潜んでいることを見出した.高密状態における強い空間相関のため,従来の運動論は成立せず,分子動力学法によって高密度粉体のミクロな運動を直接調べることで,降伏応力の発生と微視的構造の関係解明によって、非アフィン速度の乱流的な振る舞いとレオロジー特性がどう関わるか解明した.

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 5件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 6件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 1件、 招待講演 4件)

  • [国際共同研究] デルフト工科大学(オランダ)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] トゥエンテ大学(オランダ)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Twente/Delft University of Technology(Netherlands)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Anisotropic decay of the energy spectrum in two-dimensional dense granular flows2017

    • 著者名/発表者名
      Kuniyasu Saitoh, Hideyuki Mizuno
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 96 号: 1 ページ: 012903-012903

    • DOI

      10.1103/physreve.96.012903

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The effect of microscopic friction and size distributions on conditional probability distributions in soft particle packings2017

    • 著者名/発表者名
      Kuniyasu Saitoh, Vanessa Magnanimo, and Stefan Luding
    • 雑誌名

      Computational Particle Mechanics

      巻: 4 号: 4 ページ: 409-409

    • DOI

      10.1007/s40571-016-0138-z

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Stochastic model for the micromechanics of jammed granular materials: experimental studies and numerical simulations2017

    • 著者名/発表者名
      Mathias Tolomeo, Kuniyasu Saitoh, Combe Gael, Stefan Luding, Vanessa Magnanimo, Vincent Richefeu, and Gioacchino Viggiani
    • 雑誌名

      EPJ Web of Conferences

      巻: 140 ページ: 02021-02021

    • DOI

      10.1051/epjconf/201714002021

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A microscopic theory for discontinuous shear thickening of frictional granular materials2017

    • 著者名/発表者名
      Kuniyasu Saitoh and Hisao Hayakawa
    • 雑誌名

      EPJ Web of Conferences

      巻: 140 ページ: 03063-03063

    • DOI

      10.1051/epjconf/201714003063

    • NAID

      120006517907

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Enstrophy cascades in two-dimensional dense granular flows2016

    • 著者名/発表者名
      Kuniyasu Saitoh and Hideyuki Mizuno
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 94 号: 2

    • DOI

      10.1103/physreve.94.022908

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Elastic moduli and vibrational modes in jammed particulate packings2016

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Mizuno, Kuniyasu Saitoh, and Leonardo E. Silbert,10.1039/C6SM00788K
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 93 号: 6

    • DOI

      10.1103/physreve.93.062905

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Anomalous energy cascades in dense granular materials yielding under simple shear deformations2016

    • 著者名/発表者名
      Kuniyasu Saitoh and Hideyuki Mizuno
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 12 号: 5 ページ: 1360-1367

    • DOI

      10.1039/c5sm02760h

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Kinetic theory for dilute cohesive granular gases with a square well potential2016

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Takada, Kuniyasu Saitoh and Hisao Hayakawa
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 94 号: 1

    • DOI

      10.1103/physreve.94.012906

    • NAID

      120006488569

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] ソフト粒子系のコルモゴロフ流におけるシェアバンド形成と非局所性2018

    • 著者名/発表者名
      齊藤国靖,Brian P. Tighe
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会,2018年3月25日,東京理科大野田キャンパス
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 摩擦のある粉体の不連続シェアシックニングと履歴依存性の微視的理論2017

    • 著者名/発表者名
      齊藤国靖
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 粉体の巨視的挙動の非平衡統計物理学的アプローチによる解明2017

    • 著者名/発表者名
      齊藤国靖
    • 学会等名
      日本物理学会第11回(2017年)若手奨励賞受賞記念講演
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 分子動力学法による粉体中の音波の解析2017

    • 著者名/発表者名
      齊藤国靖
    • 学会等名
      第7回計算統計物理学研究会,2017年9月26日,東北大学AIMR本館2階セミナー室
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 分子動力学法による紛体中の音波伝搬の解析2017

    • 著者名/発表者名
      齊藤国靖
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会,2017年9月22日,岩手大学
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 摩擦のある紛体の微視的理論と不連続シェアシックニング2017

    • 著者名/発表者名
      齊藤国靖,早川尚男
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会,2017年9月22日,岩手大学
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 粉粒体レオロジーの数値的および理論的研究2017

    • 著者名/発表者名
      齊藤国靖
    • 学会等名
      2017年度 第1回計算粉体力学研究会,2017年7月25日,同志社大学
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A master equation for force distributions in dense granular materials2016

    • 著者名/発表者名
      Kuniyasu Saitoh
    • 学会等名
      Symposium on Large Fluctuations and Collective Phenomena in Materials III - Materials Science & Technology (MS&T16)
    • 発表場所
      Salt Palace Convention Center, Salt Lake City, Utah, USA
    • 年月日
      2016-10-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 単純せん断変形下で降伏する 高密度な粉体の乱流構造2016

    • 著者名/発表者名
      齊藤国靖
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-09-02   更新日: 2019-03-29  

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