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2022 年度 研究成果報告書

非均質領域における偏微分方程式の解析

研究課題

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研究課題/領域番号 19K03572
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分12020:数理解析学関連
研究機関日本女子大学

研究代表者

愛木 豊彦  日本女子大学, 理学部, 教授 (90231745)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード弾性体 / 非線形偏微分方程式 / 非線形歪み / 非線形応力関数
研究成果の概要

当初,コンクリートのような硬い物質を想定して解析を始めたが,スポンジのような多孔性物質はその伸縮により場所ごとに特性が変化するため,このような弾性体を非均質領域として着目することにした。また,変位が微小とはいえないスポンジのような弾性体の動きを記述する偏微分方程式に対する研究が十分に進んでいなかったため,まずは弾性体を2次元閉曲線とみなした数理モデルの解析に重点的に取り組んだ。このモデルに現れる非線形歪みから生じる数学的困難を応力関数に特異性を仮定することで克服し,圧縮による歪みに対し下限が存在することを証明するなど,弾性体方程式に関してこれまでにない成果を挙げることができた。

自由記述の分野

数理解析学

研究成果の学術的意義や社会的意義

弾性的な性質をもつ多孔性物質に対する浸透現象を記述する微分方程式モデルを提案することができた。本研究で示した数理モデルは極めて単純化した現象しか扱えないが,物質の力学的変化と水分量の変化を同時に考慮した初の数理モデルである。特に,スポンジのような変位が大きな値を取り得る物質の変化を,特異性が仮定された応力関数によって大域的な解の存在を示したことができた。これは,これまでの弾性体方程式では得られなかった結果であり,今後,この方程式を元にすることで弾性体の運動をより現実的なモデルで考慮記できるようになるものと考えている。

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公開日: 2024-01-30  

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