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2005 Fiscal Year Annual Research Report

結晶性ポリマーのマルチスケールモデルの構築による変形挙動の評価と高機能化

Research Project

Project/Area Number 04J03950
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

内田 真  神戸大学, 自然科学研究科, 特別研究員(DC2)

Keywords結晶性高分子材料 / 数値シミュレーション / マルチスケールモデリング / 均質化法 / 有限要素法
Research Abstract

本研究では,軽量かつ成形性に優れる高分子材料を強度部材として使用するために,その力学挙動を適切に表現可能な数理モデルの構築と,それを援用したシミュレーションによる変形挙動の解明を目的としている.前年度までに,結晶性高分子材料の微視領域を構成する非晶・結晶相の積層混合相の変形,ならびにそのような微視構造がパッチワーク状の組織を形成した球晶内部の2次元構造を表現したマルチスケールモデルを構築し,結晶性高分子材料の微視およびメゾスケールにおける変形挙動を明らかにした.今年度は,本モデルを3次元に一般化することにより,球晶内部における複雑なラメラの3次元構造が材料の変形挙動に及ぼす影響を評価した.
その結果,結晶化率の増加に伴ってメゾ領域全体の初期弾性率,降伏応力が増加すること,微視領域におけるラメラの方位や周囲との相互作用の影響で局所的な変形が生じ,それが変形に伴う分子鎖の配向によって周囲の領域へ伝播していくことを明らかにした.また,球晶内部におけるラメラの3次元構造を考慮した場合,球晶の一部分を抽出した2次元の場合よりも大きな応力が生じており,ラメラの3次元構造が球晶全体の剛性を高めていることを明らかにした.さらに,ラメラの初期方位と回転量の関係は,平均的な特性,ならびにそのばらつきなど,AFMによる観察結果と同様な傾向を示しており,このような結果は本モデルの妥当性を裏付けるものである.
以上のように,本研究では結晶性高分子材料の微視およびメゾ領域における構造をモデル化し,それを用いて異なる変形条件下における材料の微視からメゾ領域の変形特性を明らかにした.本研究が結晶性高分子材料の微視およびメゾ領域における力学特性の理解のために利用され,高強度・高機能を有する材料の設計に対し,適切な情報をもたらすことを期待する.

  • Research Products

    (6 results)

All 2005 Other

All Journal Article (6 results)

  • [Journal Article] Computational Characterization of Micro- to Mesoscopic Deformation Behavior of Semicrystalline Polymers2005

    • Author(s)
      Yoshihiro Tomita
    • Journal Title

      International Journal of Mechanical Science 47-4/5

      Pages: 687-700

  • [Journal Article] Mesoscopic Modeling of Deformation Behavior of Semicrystalline Polymer2005

    • Author(s)
      Makoto Uchida
    • Journal Title

      Key Engineering Materials 297-300

      Pages: 2915-2921

  • [Journal Article] 異なる応力状態下における結晶性高分子材料メゾ組織の変形挙動2005

    • Author(s)
      内田真
    • Journal Title

      日本機械学会論文集A編 71-707

      Pages: 996-1002

  • [Journal Article] Computational Simulation of Deformation Behavior of Spherulite of High Density Polyethylene2005

    • Author(s)
      Makoto Uchida
    • Journal Title

      Proc. of International Conference on Computational & Experimental Engineering and Sciences 2005

      Pages: 1293-1298

  • [Journal Article] Computational Characterization and Evaluation of Deformation Behavior of Spherulite of High Density Polyethylene in Mesoscale Domain

    • Author(s)
      Yoshihiro Tomita
    • Journal Title

      Computer Modeling in Engineering & Sciences (In press)

  • [Journal Article] 部分結晶性高分子材料の球晶のマイクロからメゾスケールにおける変形挙動のモデル化と評価

    • Author(s)
      内田真
    • Journal Title

      日本機械学会論文集A編 (印刷中)

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Published: 2007-04-02   Modified: 2016-04-21  

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