ソフトマテリアルの非線形衝撃応答モデル

• 研究課題/領域番号: 22560229
• 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: 機械力学・制御
• 研究機関: いわき明星大学
• 研究代表者: 清水 信行 いわき明星大学, 科学技術学部, 研究員 (10196529)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2012年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2011年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2010年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: 運動力学 / 粘弾性体 / 衝撃応答 / 非線形モデル / 分数微分モデル

研究概要

柔らかな材料の衝撃応答を理論的に予測するために、固体非線形力学の超弾性理論に減衰特性を記述する分数微分を導入して衝撃応答の減衰挙動を良く説明する理論の構築を行った。この理論を補強するために落錘試験機を開発し、落錘がサンプルに衝突したときの試験を実施した。理論解析は実験結果に良く合うことが分かった。さらに理論の成立する適用範囲、実務に使用するための理論の補正法の導出などを行った。

研究成果

• [雑誌論文] A High-speed algorithm for computation of fractional differentiation and Fractional integration. (2013)
  • 著者名/発表者名: Masataka Fukunaga and Nobuyuki Shimizu
  • 雑誌名: Philosophical Transactions of The Royal Society A Mathematical, Physical & Engineering Sciences 巻: 371 ページ: 1-16
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonlinear Fractional Derivative Models of ViscoelasticImpact Dynamics Based on Entropy (2011)
  • 著者名/発表者名: Masataka Fukunaga and Nobuyuki Shimizu
  • 雑誌名: J. of Computational and Nonlinear Dynamics, Trans. of ASME 巻: Vol.6
• [雑誌論文] Nonlinear Fractional Derivative Models of Viscoelastic Impact Dynamics Based on Entropy Elasticity and Generalized Maxwell Law (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Fukunaga, N.Shimizu
  • 雑誌名: J.of Comp.and Nonlinear Dynamics, ASME 巻: 6 ページ: 1-6
  • 査読あり
• [学会発表] Comparison of Fractional Derivative Models for Finite Deformation with Experiment of Impulse Responses. (2012)
  • 著者名/発表者名: Nobuyuki Shimizu and Masataka Fukunaga
  • 学会等名: The 5th IFAC Symposium on FDA2012
  • 発表場所: Hohai University, Nanjing, China
• [学会発表] A Hybrid Fractional Differentiation. (2012)
  • 著者名/発表者名: Nobuyuki Shimizu and Masataka Fukunaga
  • 学会等名: The 5th IFAC Symposium on FDA2012
  • 発表場所: Hohai University, Nanjing, China
• [学会発表] High Speed Algorithm forComputation of Fractional Differentiation and Integration (2011)
  • 著者名/発表者名: Masataka Fukunaga and NobuyukiShimizu
  • 学会等名: Proceedings of the ASME 2011 International Design Engineering Technical Conferences & Computers and Information in Engineering Conference IDETC/CIE 2011, DETC2011-47408
  • 発表場所: Washington, DC, USA.
• [学会発表] Three-Dimensional Fractional Derivative Models for Finite Deformation (2011)
  • 著者名/発表者名: Masataka Fukunaga and Nobuyuki Shimizu
  • 学会等名: Proceedings of the ASME 2011 International Design Engineering Technical Conferences & Computers and Information in Engineering ConferenceIDETC/CIE 2011, DETC2011-47552
  • 発表場所: Washington, DC, USA.
• [学会発表] Nonlinear fractional-derivative models for viscoelastic materials (2010)
  • 著者名/発表者名: Masataka Fukunaga and Nobuyuki Shimizu
  • 学会等名: ii. Comparison of models with experimental data. In I. Podlubny, B. M., Vinagre Jara, Y. Q. Chen, V. Feliu Battle, and I. Tejado Balsera, editors, Proceedings of FDA'10, The 4th IFAC Workshop Fractional Differentiationand its Applications. Badajoz, Spain