| 研究概要 |
解析領域の大きさがナノサイズになると領域の力学的挙動に影響を及ぼす表面エネルギー,表面応力,表面弾性率を考慮した理論の構築が必要となる.本研究では,異方性弾性体におけるナノメカニックスを構築すると共にナノレベルの凝着,剥離および接合理論を構築し実験的に検証すること,ナノレベルにおける接合体の特異応力場の存在を明らかにすることを目標に研究を行っている.ナノレベルの凝着解析では二面間にファンデルワールスカを導入して解析をおこない,物体表面の凹凸と凝着力の関係を明らかにした.また,凝着解析のための境界要素法プログラムを新たに開発し,複雑な面形状の物体同士の凝着も解析可能にした.半無限異方性弾性体の表面に表面応力および表面弾性係数を考慮したグリーン関数を導出した.表面に原子を置いた際の材料表面の変位場を分子動力学で求め,その分布を表面グリーン関数で得られた変位場と比較した結果,両者はよく一致した.一般に弾性論はナノレベル以上であると言われているが,表面の力学的特性を考慮した理論を用いると極表面の変位場も分子動力学法に匹敵する程度で計算できることを示した.これより本研究で導出したグリーン関数はナノレベルの変形解析に有用であることがわかった.今後はこのグリーン関数を用いた凝着解析を行うと共に実験で表面エネルギーの同定のための解析にもこの関数を用いる.また,現在ナノレベルの接合体における特異応力場の存在を確認するためにプローブ顕微鏡によるデジタル画像相関法の準備を行っている.これはマクロレベルでの特異応力場の下限界の存在の有無を調べるもので工学的に非常に重要である.一方,二次元および三次元異材接合体の特異応力場の応力解析を行い,接合体の強度評価を行う上で必要な特異応力場の強さを求める解析および実験を行った.これらはき裂の発生クライテリオンを決定する上で重要である.
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