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2021 年度 研究成果報告書

セル状固体の動的変形遷移メカニズムに関する研究

研究課題

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研究課題/領域番号 18H01334
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分18010:材料力学および機械材料関連
研究機関大阪大学

研究代表者

田中 展  大阪大学, 工学研究科, 准教授 (70550143)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワードセル状固体 / 変形遷移 / 動的変形挙動 / 粘弾性特性 / 非線形構造力学
研究成果の概要

近年,微視的内部構造を制御して機能・特性を発現させるセル状固体の研究開発が盛んであり,大変形を伴うセル状固体の非線形力学特性を適切に表現できるモデルが必要とされている.本研究課題では,セル状固体の骨格を形成する接合部(節)に着目して,静解析・動解析によってセル状固体の特殊な変形メカニズム(動的変形遷移機構および負のポアソン比)の解明に注力した.結果として,上述の変形メカニズムを表現できる周期構造の数理モデルを構築することに成功し,次世代材料設計に繋がるような荷重負荷速度に依存して剛性を切り替える粘弾性モデルや低周波数の膨張収縮振動特性をもつ稜共有型4面体構造を新しく提唱することができた.

自由記述の分野

固体力学

研究成果の学術的意義や社会的意義

機械工学の観点において,固体の変形は,材料の機能・特性を向上させる上で最も重要でかつ基本的な要素です.特に,内部構造に空隙が多く存在するセル状固体の場合,材料設計においてその大変形能を上手く利用するためには,数学的に解くことが困難な非線形変形挙動を正確に理解することが必要です.本研究課題では,先行研究で独自に考案した新しい変形メカニズムを数学的に記述するために,最小限の自由度に低減したモデルを開発しました.そして,静的・動的解析を行った結果,圧縮の負荷速度を速くすると自分自身が柔らかくなる構造や,非常にスローな膨張収縮振動が引き起こされる構造を世界で初めて提唱することができました.

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公開日: 2023-01-30  

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