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破壊現象の非平衡ダイナミクスと統計力学的性質

研究課題

研究課題/領域番号 16K05473
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 数理物理・物性基礎
研究機関大阪大学

研究代表者

湯川 諭  大阪大学, 理学研究科, 准教授 (20292899)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
キーワード破壊現象 / 非平衡統計物理学 / 確率モデル / 臨界現象 / 乾燥破壊 / 統計的性質 / ファイバーバンドルモデル / 乾燥破壊の確率モデル / パーコレーション / 非平衡物理 / 計算物理 / 統計力学
研究成果の概要

乾燥破壊に代表されるような内部応力が増加して破壊に至る現象を非平衡物理学の立場で理解するために、確率過程を用いてモデルを構築し、計算機シミュレーションにより研究をおこなった。モデルは二次元の格子上で構成され、応力の非等方的な再分配やエネルギー散逸、および破壊で生じた破片の形状、サイズ分布などを議論できる特徴があり、複雑な現象の理論的理解に適しているモデルになっている。シミュレーションの結果、平衡系の2次相転移で見られる臨界現象的な振る舞いが発見された。この系固有の特徴として臨界指数がパラメーターと共に連続的に変わるような振る舞いが見られ、これらの成果を学会で発表した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

乾燥や体積収縮などによる内部応力の増加に伴い発生する破壊現象に対する簡単な確率モデルを構成できたことは学術的な意義がある。また今後の三次元への研究の展開や応力緩和の効果を考察する上でも使えるモデルとなっておりさらなる展開が期待できる。また、成果としての臨界現象的な振る舞いは、まだ完全に理解はできてはいないが、非平衡模型で臨界的振る舞いが出ること、またパラメーターにより臨界指数が連続的に変わるように見えることなど、学術的に意義深い性質が発見された。この点はさらなる解析が必要である。社会的には直接影響のある成果はないが、この研究を通じて破壊現象の理解が深まることで工学的応用などに繋げたい。

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

    (8件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Bifurcation Angle Distribution in the Japanese River Network2019

    • 著者名/発表者名
      Yukawa Satoshi、Watanabe Takeru、Hara Kenji
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 88 号: 2 ページ: 024901-024901

    • DOI

      10.7566/jpsj.88.024901

    • NAID

      40021810376

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Cellular Braided-stream model による河川成長、及びその分岐角度分布2019

    • 著者名/発表者名
      高谷慧, 渡辺壮流, 湯川諭
    • 学会等名
      日本物理学会 第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 流路の樹状ネットワークの自己組織化モデルにおける合流角度について2019

    • 著者名/発表者名
      渡辺壮流, 高谷慧, 湯川諭
    • 学会等名
      日本物理学会 第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 乾燥破壊現象の確率モデル2018

    • 著者名/発表者名
      湯川諭
    • 学会等名
      2018年日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Morphological properties of surface crack patterns due to volumetric shrinkage2018

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Ito, and Satoshi Yukawa
    • 学会等名
      2018 AGU Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] フェーズフィールド法に基づく乾燥亀裂シミュレーションとその統計的性質2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤伸一、湯川諭
    • 学会等名
      2018年日本物理学会第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Statistical Modeling for Desiccation Cracking Based on Shape-Dependent Fragmentation Process2018

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Ito and Satoshi Yukawa
    • 学会等名
      APS March Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 乾燥収縮破壊の破片形状依存性と統計的モデリング2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤伸一、湯川諭
    • 学会等名
      2017年日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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