| 研究課題/領域番号 |
12640370
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| 研究機関 | 福井大学 |
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研究代表者 |
平田 隆幸 福井大学, 工学部, 助教授 (20202278)
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| 研究分担者 |
小川 淳司 福井大学, 工学部, 講師 (70242584)
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| キーワード | すべり現象 / 摩擦 / 自己組織化臨界現象 / 多体disk / フラストレーション / 1 / fゆらぎ / ステックスリップ / 地震 |
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| 研究概要 |
すべり面間の介在物を2次元の多体diskによってモデル化したすべりの多体disk模型の研究をおこなった。すべりの多体disk模型のモデル実験をおこなうことにより、トルク時系列が1/fゆらぎをもっこと、stick-slipのサイズ分布がべき乗法則にしたがうことを明らかにしてきた。さらに、disk層の厚さや系にかけるせん断応力の歪み速度を変えた実験を系統的におこない、1/fゆらぎ、stick-slipのサイズ分布におけるべき乗則など時空間でのスケーリング構造が、実験条件(disk層の厚さ(3〜4層)、せん断応力をくわえる速度(角速度:1/8〜1/80Hz)、diskの充填密度(0.74〜0.79)を変えても成立していることを明らかにした。その結果、すべりの多体disk模型が、自己組織化臨界現象を理解するための非常に有力な模型であることが示された。
すべりの多体disk模型におけるマクロな挙動としてのトルク計測と同時に、ミクロな素過程として、個々のdiskのダイナミックな挙動をビデオカメラによって計測した。また、実験システムに応力可視化装置を組み込み、多体disk系での応力伝播パターンの動的な変化を計測できるように改良した。その結果、光弾性パターンから多体disk系における応力伝達を定量的に調べることができるようになった。さらに、個々のdiskの挙動というミクロな素過程と、stick-slipの発生というマクロな挙動の関係を定量的に議論できるようになった。また、実験によって得られた光弾性応力パターンの画像データを大量にかつ高速に処理するシステムを、PCクラスターによる並列コンピュータをもとに構築した。開発したシステムをもちいて、多体disk系での応力伝播パターンの動的な変化を詳細にかつ定量的に解析できるようになった。
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