材料の応答と破壊のスーパーマイクロモデルの構築

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08875024
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 富田 佳宏 神戸大学, 工学部, 教授 (10031147)
• 研究分担者: 安達 泰治 神戸大学, 工学部, 助手 (40243323) ; 渋谷 陽二 神戸大学, 工学部, 助教授 (70206150)
• キーワード: 多結晶体 / ポリマー / 非アッフィンモデル / 分子動力等 / メゾスケール / 機能形態設計 / シミュレーション / 階層構造

研究概要

材料の応答はそれを構成している原子レベルの応答まで遡ることにより原理的には解明できるが、マイクロ・メゾスコピックレベルの応答と原子レベルの応答を直接関係付けるためには、その間に存在する極めて大きな時空的な隔たりを埋めることが不可欠であり、現状では困難である.そこで、原子レベルの特性を保持しつつ時空的に数段階大きなレベルを扱うことが出来るス-パマイクロモデルの構築の可能性を検討し、以下の結果を得た。
(1)非結晶性ならびに結晶性高分子材料を構成する高分子鎖の要素であるモノマーの原子間力顕微鏡による詳細な観察により、その構造解析行った。さらに、分子動力学を用いた緩和状態の解析ならびに変形の解析によりモノマーの応答ならびに極限強度を検討した。その間、必要な原子間ポテンシャルの評価も行った。
(2)モノマーを複数個結合し、その応答と相互作用を詳細に検討しモノマーの集合としての等価まスーパーマイクロメカニカルモデルを構築した。ついで、多くのスーパーマイクロメカニカルモデルを結合して、非アッフィン高分子鎖モデルを作成し、マクロな高分子の力学的応答ならびに極限強度を表現できることを確認した。
(3)マクロな変形を加えることにより、局所的な分子鎖の変形ならびに配向を制御し、高分子材料のミクロな機能ならびに形態設計を考える上での基礎を構築できた。
今後結晶性金属材料のス-パマイクロモデルの構築に本研究成果を適用可能であると考える。

研究成果

• [文献書誌] Yosuke Kashu Taiji Adachi Yoshihiro Tomita: "AFM observation of microscopic behavior of glassy polymer with application to understanding to macroscopic behavior" Proc AEPA'96 Advances in Engineering Plasticity and Its Applications. 501-505 (1996)
• [文献書誌] Yoshihiro Tomita Taiji Adachi: "Modelling of constitutive equation for glassy polymer based on nonaffine network theory and its application to instability propagation" Proc AEPA'96 Advances in Engineering Plasticity and Its Applications. 567-572 (1996)
• [文献書誌] Yoshihiro Tomita Youji Sibutani: "Local deformation behavior around ringed notch in TRIP steel bars under tension" Proc AEPA'96 Advances in Engineering Plasticity and Its Applications. 599-603 (1996)
• [文献書誌] Takeshi Iwamoto, Toshio Tsuta Yoshihiro Tomita: "Macro-and Micromechanical investigation on the deformation mode dependence of strain-induced martensitic transformation of TRIP steels" Proc AEPA'96 Advances in Engineering Plasticity and Its Applications. 593-598 (1996)
• [文献書誌] 渋谷陽二: "ミクロ・メゾ・マクロ連結のための力学的モデリング" 塑性と加工. 37-424. 444-450 (1996)
• [文献書誌] 富田佳宏: "ガラス状ポリマーの分子鎖網目理論による構成式と変形挙動のシミュレーション" 塑性と加工. 37-424. 485-491 (1996)
• [文献書誌] Yoshihiro Tomita,Taiji Adachi Park Sung Sik: "Computational simulation of three-dimensional neck propagation polymeric specimens under tension and hybrid identification of constitutive equation" Int.J.Mech.Sci.(in press). (1997)
• [文献書誌] Yoshihiro Tomita,Taiji Adachi and Shigeyuki Tanaka: "Computational Prediction of Instability Propagation in Glassy Polymers" Archives of Computational Methods in Engineering. (in press). (1997)
• [文献書誌] Yoshihiro Tomita,Taiji Adachi Shigeyuki Tanaka: "Modelling and Application of Constitutive Equation for Glassy Polymer Based on Nonaffine Network Theory" Eur.J.Mech.,A/Solids. (in press). (1997)