| 研究課題/領域番号 |
16K14499
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| 研究種目 |
挑戦的萌芽研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 研究分野 |
航空宇宙工学
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| 研究機関 | 群馬大学 |
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研究代表者 |
相原 智康 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (00231100)
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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 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2018年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2016年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | 超高速飛翔体衝突 / HVI / 超高速変形 / 衝撃波 / 分子動力学法 / 塑性変形 / スペースデブリ / 金属/ポリマー複合構造 / 金属 / ポリマー / 相変化 / 分子動力学シミュレーション / 機械材料・材料力学 / 航空宇宙工学 / 構造・機能材料 / メゾスコピック系 |
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| 研究成果の概要 |
航空宇宙分野におけるスペースデブリ等への防御を想定し、金属および有機ポリマー固体同士の超高速飛翔体衝突（HVI）について、分子動力学法（MD）によるシミュレーションを行った。衝突に起因する超高速変形・衝撃波伝播・破壊・相変化について、時系列データのマルチフィジックス解析を行った。
(1)科学的観点から、金属材料において発生する弾性波としての衝撃波の伝搬と変形・破壊・相変化との関係、ならびに衝撃波面の微細構造についてナノレベルで解明した。
(2)工学的観点から、どのような金属/ポリマー複合構造が耐スペースデブリシールドとして適切であるかの解析を行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
材料の動的変形に関する連続体力学計算（FEM等）では、変形・熱・相変化に関する物理量間の変換パラメーターの仮定が必要である。本研究結果は、これらのパラメータの仮定なしに単一の方程式から得られたものである。従来の材料変形に関するMD計算は変形前後での結晶構造変化や欠陥発生の評価に留まっていた。本研究は、各原子が有する種々の物理量のその場解析、すなわち、超高速変形とそれに伴う諸現象のダイナミクスの詳細をリアルタイムに解析できることを示す。
本研究成果は、耐スペースデブリシールドの複合構造の最適化の知見を与える他、航空機への高速飛翔体衝突によるダメージの低減（特に乗員の安全性確保）にも応用できる。
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