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2020 年度 実績報告書

Mesoscale modeling for disclinations toward a theory for kink and material strengthening

公募研究

研究領域ミルフィーユ構造の材料科学-新強化原理に基づく次世代構造材料の創製-
研究課題/領域番号 19H05131
研究機関九州大学

研究代表者

Cesana Pierluigi  九州大学, マス・フォア・インダストリ研究所, 准教授 (60771532)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワードDisclinations / Kink formation / Calculus of Variations / Solid Mechanics
研究実績の概要

Developed a numerical code based on the Finite Element Method for a micro-plasticity model of metal alloys (elastic crystals). Computed numerical solutions to uniaxial traction tests of rectangular structures with square or hexagonal lattice symmetries. Discovered that kinks emerge due to interplay of structural vs. material instabilities and kink morphologies strongly depend on lattice symmetry and aspect ratio. Developed an analytical theory to describe self-similar microstructures in elastic crystals as the solutions to differential inclusion problems in non-linear elasticity. As an application, obtained exact constructions and energy estimates of elastic deformations causing disclinations. Developed the first mathematically rigorous theory for the modeling of planar wedge disclinations by characterizing the Gamma-limits of a discrete model on the triangular lattice. Computed energies and lattice displacements causing disclination and analyzed their behavior as the lattice spacing vanishes, thus characterizing the energetics of large samples with disclinations. Computed exact solutions to a fourth order model for surface diffusion and obtained exact effective energies in soft polymers with low order states.

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Discrete-to-continuum limits of planar disclinations2021

    • 著者名/発表者名
      Cesana Pierluigi、van Meurs Patrick
    • 雑誌名

      ESAIM: Control, Optimisation and Calculus of Variations

      巻: 27 ページ: 23~23

    • DOI

      10.1051/cocv/2021025

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Solution for 4th-order nonlinear axisymmetric surface diffusion by inverse method2020

    • 著者名/発表者名
      Gallage Dilruk、Triadis Dimetre、Broadbridge Philip、Cesana Pierluigi
    • 雑誌名

      Physica D: Nonlinear Phenomena

      巻: 405 ページ: 132288~132288

    • DOI

      10.1016/j.physd.2019.132288

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Exact Constructions in the (Non-linear) Planar Theory of Elasticity: From Elastic Crystals to Nematic Elastomers2020

    • 著者名/発表者名
      Cesana Pierluigi、Della Porta Francesco、Rueland Angkana、Zillinger Christian、Zwicknagl Barbara
    • 雑誌名

      Archive for Rational Mechanics and Analysis

      巻: 237 ページ: 383~445

    • DOI

      10.1007/s00205-020-01511-9

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Mathematical models and ideas for disclinations2021

    • 著者名/発表者名
      Pierluigi Cesana
    • 学会等名
      Seminar at Cardiff University
    • 招待講演
  • [学会発表] Atomistic-to-continuum limit of planar disclinations2021

    • 著者名/発表者名
      Pierluigi Cesana
    • 学会等名
      JSIAM Conference
  • [学会発表] Reduced-dimension models for nematic elastomers foundations2021

    • 著者名/発表者名
      Pierluigi Cesana
    • 学会等名
      ANZIAM Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Mesoscale modeling of disclinations towards a theory for kink and materials strengthening2020

    • 著者名/発表者名
      Pierluigi Cesana
    • 学会等名
      Nagano study group
    • 招待講演
  • [学会発表] Mathematical models and ideas for disclinations2020

    • 著者名/発表者名
      Pierluigi Cesana
    • 学会等名
      Seminar at Bath University
    • 招待講演
  • [学会発表] Reduced-dimension models for nematic elastomers foundations2020

    • 著者名/発表者名
      Pierluigi Cesana
    • 学会等名
      JSIAM Conference
  • [学会発表] Mathematical models and ideas for disclinations2020

    • 著者名/発表者名
      Pierluigi Cesana
    • 学会等名
      Seminar at Bristol University
    • 招待講演

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公開日: 2021-12-27  

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