| 研究課題/領域番号 |
18K13519
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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小区分13040:生物物理、化学物理およびソフトマターの物理関連
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 (2021-2023)
立命館大学 (2018) |
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研究代表者 |
佐野 友彦 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (00791378)
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| 研究期間 (年度) |
2021-03-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 力学と幾何学 / 弾性体 / ソフトマテリアル / ソフトロボティクス / メカニカルメタマテリアル / 弾性論 / しなやかな材料 / 力学 / 幾何学 / しなやかな構造 / シェルの力学 / 複雑系 / ソフトマター / Crumpled paper / ソフトマター物理 / 構造力学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
複雑な内部自由度をもつ構造物の力学応答をデザインする指針を明らかにする。一般に、自然な構造物では通常起こり得ない特異な力学特性を示す材料は、メカニカルメタマテリアルと呼ばれる。構造を圧縮すると通常は圧縮方向に垂直にふくらむ(ポアソン比が正)が、逆に垂直にも縮むもの(ポアソン比が負)が例として挙げられる。メカニカルメタマテリアルは対称性の高い内部構造を用いて開発されており、その非対称性や乱れが全体に与える影響は明らかにされていない。本研究は構造の乱れと不均一性がメカニカルメタマテリアルに与える影響を系統的に考察することにより、力学応答を自在にデザインするための指針を解明する。
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| 研究成果の概要 |
微細構造を精緻にデザイン可能なシェルとしたシェル構造の集合体の力学応答を実験的に明らかにすることを目的として研究を行なった。シェル構造のなかでも曲がり梁構造の集合体を考えた。一様な自発曲率をもつ円筒形シェルを作成し，2つの円筒形シェルが互いに押し付けられた際の大変形の様子を明らかにし，その集合体の力学特性を明らかにした．シェル同士がはまりあうことで、全体として低荷重のまま圧縮をすることが可能であることがわかった。すなわちシェル集合体は幾何学に立脚した緩衝材として有用であることがわかった．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
シェル集合体は緩衝材として使用することが可能である．例えば圧縮の最大荷重を決めておき、その荷重に達するのに必要な最大変位を定めればシェルのデザインを決定できる．そして圧縮と展開のサイクル試験におけるエネルギー散逸率は形状にあまり強く依存せずロバストな散逸性能が引き出せる。上記の実験結果はコンピュータグラフィクス計算によるシミュレーションと正確な一致を見せている．実験でその妥当性を検証した上で，実験で変化させることが難しい摩擦係数依存性も明らかにした．コンピュータグラフィクスが材料変形の予測に利用できることを示しており，材料力学の新しい研究の方向性を示したとも言える．
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