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2018 年度 実績報告書

ゲル材料に生じる膨潤誘起不安定変形のメカニズム解明と予測による解析基盤構築

研究課題

研究課題/領域番号 16H04234
研究機関名古屋大学

研究代表者

奥村 大  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (70362283)

研究分担者 内田 真  大阪市立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (90432624)
伊田 翔平  滋賀県立大学, 工学部, 助教 (80610740)
田中 展  大阪大学, 工学研究科, 講師 (70550143)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード固体力学 / 材料力学 / ゲル / 不安定 / 膨潤
研究実績の概要

本研究では,ゲル材料に生じる膨潤誘起不安定変形のメカニズム解明と予測のため,理論構築,解析手法開発,検証実験を実施しており,本年度の研究業績は以下のようにまとめられる.はじめに,膨潤誘起ひずみ軟化現象の実験的検証を目的として,典型的なハイドロゲルとしてアクリルアミドハイドロゲルに着目して,網羅的な実験及び材料定数の評価を行った.この結果として,アクリルアミドハイドロゲルに対しても,本研究において提案している2つのスケーリング指数を用いた拡張モデルの有用性が示された.この結果はハイドロゲルの多くの場合に,拡張モデルの必要性を示唆する結果である.一方,アクリルアミドハイドロゲルの材料定数は膨潤誘起型のひずみ軟化を生じない可能性が高いことも間接的な実験によって明らかとなり,実験的検証としては,次の候補材料を想定し,計測が必要であることがわかった.理論解析では,昨年度より進めている線形摂動解析による線形弾性特性の膨潤度依存性の研究が進展し,分子鎖伸び切り限界との相互作用関係が明らかとなった.閉形解の一般形式についても導出を終えており,論文投稿する準備を進めている.デジタル画像相関法を用いた実験計測に関する論文も柔らかい材料を専門に扱う知名度の高い国際雑誌に採択された.

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] Evaluation of the effects of cross-linking and swelling on the mechanical behaviors of hydrogels using the digital image correlation method2019

    • 著者名/発表者名
      Uchida Makoto、Sengoku Tatsuya、Kaneko Yoshihisa、Okumura Dai、Tanaka Hiro、Ida Shohei
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: inpress ページ: -

    • DOI

      10.1039/C9SM00049F

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of two scaling exponents on biaxial deformation and mass2018

    • 著者名/発表者名
      D. Okumura, M. Mizutani, H. Tanaka, M. Uchida
    • 雑誌名

      International Journal of Mechanical Sciences

      巻: 164-147 ページ: 507-516

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultimate swelling described by limiting chain extensibility of swollen2018

    • 著者名/発表者名
      D. Okumura, S.A. Chester
    • 雑誌名

      International Journal of Mechanical Sciences

      巻: 144 ページ: 531-539

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] エラストマーの極限膨潤に及ぼす分子鎖伸び切り限界の二軸変形依存性2018

    • 著者名/発表者名
      奥村 大, S.A. Chester
    • 雑誌名

      計算数理工学論文集

      巻: 18 ページ: 7-18

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] DICを用いたハイドロゲルの力学特性の評価と分子鎖網目理論による非線形モデルの構築2019

    • 著者名/発表者名
      内田真
    • 学会等名
      第67期第3回塑性工学部門委員会(第1回塑性力学分科会)
    • 招待講演
  • [学会発表] ハイドロゲルの引張応答に及ぼす架橋濃度および膨潤時間の影響の評価2019

    • 著者名/発表者名
      仙石達也, 内田真, 兼子佳久, 奥村大, 田中展, 伊田翔平
    • 学会等名
      日本機械学会関西支部第94期定時総会講演会
  • [学会発表] ハイドロゲルを用いた成長誘起形態形成の基礎的観察2019

    • 著者名/発表者名
      鷹見岳杜, 菱田湧士, 奥村大, 伊田翔平, 田中展, 内田真
    • 学会等名
      JSME東海支部TEC19
  • [学会発表] 膨潤エラストマーの線形弾性特性に及ぼすひずみの第二不変量の影響2019

    • 著者名/発表者名
      川端宏典, 奥村大
    • 学会等名
      JSME東海支部TEC19
  • [学会発表] Mechanism of strain softening predicted by an extended Flory-Rehner2018

    • 著者名/発表者名
      D. Okumura, S. Shimizu, T. Mano
    • 学会等名
      WCCMXIII
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高分子ゲルの材料モデルと解析事例紹介2018

    • 著者名/発表者名
      奥村大
    • 学会等名
      JSME RC278「産業変革期の電子実装技術における信頼性設計と熱制御に関する研
    • 招待講演
  • [学会発表] デジタル画像相関法を用いたハイドロゲルの引張応答に及ぼす架橋密度および膨潤の影響の評価2018

    • 著者名/発表者名
      仙石達也, 内田真, 兼子佳久, 奥村大, 田中展, 伊田翔平
    • 学会等名
      日本実験力学会 2018年度年次講演会
  • [学会発表] Swelling-induced strain softening of swollen elastomers2018

    • 著者名/発表者名
      D. Okumura
    • 学会等名
      IMECE2018
    • 国際学会
  • [学会発表] エラストマーの膨潤限界に及ぼす二軸変形の影響2018

    • 著者名/発表者名
      奥村 大,Shawn A. Chester
    • 学会等名
      JSME CMD2018
  • [学会発表] 膨潤エラストマーの 分子鎖伸び切り限界と膨潤限界の関係2018

    • 著者名/発表者名
      奥村 大,Shawn A. Chester
    • 学会等名
      JSME M&M2018
  • [学会発表] ハイドロゲルの膨潤-弾性相互作用の実験的評価2018

    • 著者名/発表者名
      菱田湧士, 奥村大, 伊田翔平, 内田真, 田中展
    • 学会等名
      JSME M&M2018
  • [学会発表] 弾性ひずみエネルギー依存性を考慮した膨潤エラストマーの線形弾性特性解析2018

    • 著者名/発表者名
      川端宏典, 奥村大
    • 学会等名
      JSME CMD2018
  • [学会発表] 膨潤エラストマーの線形弾性特性に関する閉形解の導出2018

    • 著者名/発表者名
      川端宏典, 奥村大, 大野信忠
    • 学会等名
      JSME M&M2018
  • [備考] ホームページ (Dai Okumura)

    • URL

      http://www.mech.nagoya-u.ac.jp/mml/okumura.html

  • [備考] Google Scholar (Dai Okumura)

    • URL

      https://scholar.google.com/citations?user=uY5i9UkAAAAJ&hl=en

  • [備考] Research Gate (Dai Okumura)

    • URL

      https://www.researchgate.net/profile/Dai_Okumura

  • [備考] ORCID (Dai Okumura)

    • URL

      https://orcid.org/0000-0002-4020-8258

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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