大変形する二次元粘弾性系の亀裂ダイナミクス

• 研究課題/領域番号: 21540377
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 数理物理・物性基礎
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 早川 美徳 東北大学, 教育情報基盤センター, 教授 (20218556)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2011年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2010年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2009年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 破壊 / 大変形 / 亀裂 / 振動 / 粘性流体 / 粘弾性 / パターン形成 / ゴム薄膜 / 不安定性 / 薄膜

研究概要

大変形したゴム膜と粘性流体層との複合的な系を構成し、そこで見られる音速に較べて十分に遅い破壊現象を解析した。この系では、歪みの量によって、蛇行する亀裂と直進する亀裂のパターンの転移が存在することを見いだした。こうした亀裂の不安定性は、従来の線形破壊力学では説明できない現象であって、その起源が、大変形に伴う非線形弾性にあることを、実験と数理モデルのシミュレーションの両面から理由付けた。

研究成果

• [雑誌論文] Model for Coiling and Meandering Instability of Viscous Threads (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Nagahiro, Y.Hayakawa
  • 雑誌名: Journal of Physical Society of Japan 78 ページ: 124402-124402
  • NAID: 130005437178
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oscillatory Instability in Slow Crack Propagation in Rubber under Large Deformation
  • 著者名/発表者名: D. Endo, K. Sato, and Y. Hayakawa
  • 雑誌名: to appear in Physical Review E
• [学会発表] Oscillatory Instability of Slow Crack Propagation in Rubbers under Large Deformation (2012)
  • 著者名/発表者名: D. Endo
  • 学会等名: The 4th International GCOE symposium on"Weaving Science Web beyond Particle-Matter Hierarchy"
  • 発表場所: Tohoku University, Sendai
• [学会発表] Crack patterns in nonlinear elastic films (2011)
  • 著者名/発表者名: D. Endo
  • 学会等名: The 3rd International GCOE symposium on"Weaving Science Web beyond Particle-Matter Hierarchy"
  • 発表場所: Tohoku University
• [学会発表] Oscillatory Instability of Slow Crack Propagation in Rubbers under Large Deformation (2011)
  • 著者名/発表者名: D. Endo
  • 学会等名: International Symposium on Complex Systems 2011
  • 発表場所: The University of Tokyo
• [学会発表] 散逸系での薄膜中の亀裂進展パターン (2010)
  • 著者名/発表者名: 遠藤大樹、佐藤勝彦、早川美徳
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 大阪府立大学(大阪府)
  • 年月日: 2010-09-26
• [学会発表] Crack propagation in largely deformed rubber sheet (2010)
  • 著者名/発表者名: D. Endo
  • 学会等名: The 2nd International GCOE symposium on"Weaving Science Web beyond Particle-Matter Hierarchy"
  • 発表場所: Tohoku University
• [学会発表] 散逸系での薄膜中の亀裂進展パターン, 大変形したゴム薄膜中に生じる亀裂進展パターン (2010)
  • 著者名/発表者名: 遠藤大樹, 佐藤勝彦, 早川美徳
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会, 電子情報通信学会非線形問題研究会
  • 発表場所: 大阪府立大学, 東北大学
• [学会発表] 衝撃破壊の統計則と多数亀裂のパターン形成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 早川美徳
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-27
• [学会発表] 大変形する薄膜中の亀裂進展パターン (2009)
  • 著者名/発表者名: 遠藤大樹、早川美徳
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] 大変形する薄膜中の亀裂進展パターン (2009)
  • 著者名/発表者名: 遠藤大樹, 早川美徳
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学