| 研究課題/領域番号 |
20H02030
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(B)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分18010:材料力学および機械材料関連
|
|---|
| 研究機関 | 大阪大学 |
|---|
研究代表者 |
中谷 彰宏 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (50252606)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円)
2022年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2021年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2020年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
|
|---|
| キーワード | 変形体力学 / 計算力学 / 不安定性理論 / マルチスケール理論 / メタマテリアル |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
微細な内部構造を有する材料システムの中で、予応力場と微視回転型不安定機構を内在する力学的メタマテリアルのミクロ現象とマクロ特性の関係を記述する粗視化計算力学解析法の定式化とその実証を行うことを目的とします。特に、付加製造技術による造形プロセスを念頭に、その機構設計だけでなく、造形中に力学環境を変化させることによって応力場を織り込んだ予応力設計法を新たに発明し、力学的不均一性と幾何学的なミクロ運動の束縛の両面から研究を行い、メタマテリアル創製のための計算機援用工学技術の礎を築きます。特性や機能を発現する微細構造を設計する手法にブレークスルーをもたらすことを目指してメカニズムを探究します。
|
| 研究成果の概要 |
微視的内部構造の不安定機構と予応力場を有する材料に現れる特異な変形と、非線形性の強い力学現象に焦点を当てて、粗視化計算力学理論の構築と、計算機シミュレーションによる妥当性確認を行なった。具体的に、(1) 微視的構造の不安定性とマクロ特性との関係の解明、(2) 成長する固体の変形理論の定式化と付加製造により生じる予応力場の形成過程の解明、(3) 面外回転不安定挙動を生む液体と固体の相互作用に起因する駆動力評価、(4) 力学的メタマテリアルの粗視化計算固体力学モデルの構築である。
研究を通じて、メタマテリアルの設計論につながる知見を見出し、不安定現象を機能に活かす方法論の礎を築くことに成功した。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ミクロ構造の形態や要素の特性に関連して生じる強い非線形性を伴って現れる不安定化現象は、直ちにマクロな機能の喪失につながるのではなく、むしろ、新しい機能の発現に結びつくことを見出し、階層性を有する構造体の知的な潜在的能力としての不安定性の積極的意義の重要性を示した。硬さと丈夫さを兼ね備えた真珠層の力学特性の理解から、皮ふのしわの形成メカニズムまでに至る成果から、不安定性が自然界や人工物の様々なスケールの多様な構造に見られる普遍的な性質であることを明らかにした。得られた知見には、理工学のみならず、生命科学へのインパクトや学術的意義、さらには広い学術的分野の裾野をカバーする社会的意義が見い出せる。
|
