| 研究概要 |
本研究は, 粒状体の複雑な変形機構を解明するに当たり, 粒子レベルの変形特性の把握と, 統計的な考察に基づく粒状体の巨視的性質の究明を目的としている. 本研究においては, 特に, 2次元粒子モデルによる粒状体のシミュレーション解析法の開発を行い, これに基づく種々の考察を行った. この解析法は, 粒状体についてステレオロジー当の統計的な考察を行う上で有用であり, 本研究においてはこれの取りまとめを行うことができた. さらに, 本解析法の応用により, 粒状体の散逸特性や構造異方性等についての解析に基づく統計的な考察を行った. 一方, 粒状体の連続体としての考察も行っている. 以下に本研究により得られた主な結果の概要について示す.
1.シミュレーション解析より求まる粒状体内核粒子間の散逸エネルギーの分布特性を調べ, エネルギーレベルがある特定の平均値のまわりに分布しないというフラクタル的性質を有することがわかった. また全散逸エネルギーは, 拘束圧一定の場合, せん断ひずみに対して線形的に増加する傾向にあるが, 内部構造の変化に伴う階段状の散逸エネルギーの発生も認められた.
2.トレースが配位数になるような構造テンソルを導入し, シミュレーション解析に基づいて計算した結果, 誘導異方性は, 主として, 最小主軸方向に法線ベクトルの主成分をもつ接触点の数に依存していることがわかった. なお, その数の変化は応力ひずみ曲線のピーク点において激しい.
3.粒状体内のエネルギー散逸機構を表現し得る散逸関数に対し, 一つの最大原理に基づく粒状体の流動則の誘導方法を提起し, 実際に粒子間滑りのエネルギーの平均として求まる散逸関数に応用し実際と良く合う結果を得た.
4.ロウの2次元応力ダイレイタンシー式を3次元に拡張するために, 仕事増分テンソルを新たに定義し, 理論的考察を行った. 得られた結果は一般応力状態に対応し得るものとなっている.
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