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軟質基盤上の硬質膜に生じる凸凹パターン変態の探索的分岐不安定解析

研究課題

研究課題/領域番号 17K18826
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
研究分野 材料力学、生産工学、設計工学およびその関連分野
研究機関名古屋大学 (2018)
大阪大学 (2017)

研究代表者

奥村 大  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (70362283)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2017年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
キーワード固体力学 / 材料力学 / 分岐座屈 / パターン変態 / 機械材料・材料力学 / 計算力学 / 不安定
研究成果の概要

本研究では,軟質基盤上の硬質ゲル膜に生じるパターン変態の再現と機構解明を目的として,探索的分岐不安定解析のための指導原理構築と効率的な解析手順考案を行った.このため,探索的分岐不安定解析の解析手順を構築し,その手法を真性圧縮応力を有する2層構造のエッチング誘起うねり変形の座屈・座屈後解析に適用した.構築された手法は,凸凹パターン変態の解析にも適用され,その効果が検証された.チェッカーボード問題は膨潤効果に依存するだけでなく第1分岐座屈後の再分岐にも依存して解決され得ることがわかった.

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで凸凹パターン変態の解析は,板の大変形理論を用いて解析的に行われることが多かった.このため近似をいくつか含んでおり,実験と対応しない点における影響因子の特定に困難があった.これに対して,本研究では,有限要素法を用いた解析を実施しており,探索的分岐不安定解析によって分岐点の同定も行っているため高精度な解析が可能となった.これまでと異なる影響因子が特定されるなど新しい知見を得るための方法が整備されるようになり,今後,より大規模な解析を進めることによって全容が解明される期待があり,挑戦的研究(萌芽)の研究成果として役割を果たしたと考えられる.

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 備考 (5件)

  • [雑誌論文] Buckling and postbuckling of etching-induced wiggling in a bilayer structure with intrinsic compressive stress2018

    • 著者名/発表者名
      D. Okumura, J. Sugiura, H. Tanaka, Y. Shibutani
    • 雑誌名

      International Journal of Mechanical Sciences

      巻: 141 ページ: 78-88

    • NAID

      120006504379

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Flory-Rehner モデルの高度化と凸凹パターン変態解析への適用2019

    • 著者名/発表者名
      三好宏明, 川端宏典, 奥村大
    • 学会等名
      機械学会東海支部TEC19
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 硬質ゲル膜の凸凹パターン変態に及ぼす膨潤効果解析2019

    • 著者名/発表者名
      三好宏明, 川端宏典, 奥村大, 大野信忠
    • 学会等名
      第24回計算工学講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ポーラスゲル膜に生じるドメイン ウォール欠陥の座屈・座屈後解析2018

    • 著者名/発表者名
      奥村 大, 春日井 彰志
    • 学会等名
      第23回計算工学講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ゲル膜に生じるディンプルパターンの膨潤誘起座屈解析2017

    • 著者名/発表者名
      奥村大,寺井喜彦
    • 学会等名
      第22回計算工学講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 微細パターン構造のうねり座屈解析におけるFöppl-von Kármán板理論の検証2017

    • 著者名/発表者名
      杉浦順哉,奥村大,田中展
    • 学会等名
      第22回計算工学講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 微細パターン構造のうねり座屈に及ぼす板厚と真性応力の影響2017

    • 著者名/発表者名
      杉浦順哉,奥村大,田中展
    • 学会等名
      日本機械学会第30回計算力学講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Buckling analysis of out-of-plane undulation in microscopic patterned structure using FVK and FEM approaches2017

    • 著者名/発表者名
      D. Okumura, J. Sugiura, H. Tanaka
    • 学会等名
      54th Annual Technical Meeting, Society of Engineering Science, ASME-ADM Joint Conference (SES2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Finite element analyses of pattern transformation induced by external stimulus2017

    • 著者名/発表者名
      D. Okumura
    • 学会等名
      Asia Computational Materials Design Workshop (9th Asia CMD Workshop)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      http://www.mech.nagoya-u.ac.jp/mml/okumura.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] Google Scholar

    • URL

      https://scholar.google.com/citations?user=uY5i9UkAAAAJ&hl=en

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
  • [備考] Research Gate

    • URL

      https://www.researchgate.net/profile/Dai_Okumura

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
  • [備考] ORCID

    • URL

      https://orcid.org/0000-0002-4020-8258

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 大学ホームページ

    • URL

      http://www-comec.mech.eng.osaka-u.ac.jp/okumura.html

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-07-21   更新日: 2020-03-30  

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