2022 Fiscal Year Research-status Report
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20K14428
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
高田 智史 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00843757)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 破砕 / 離散要素法 / レオロジー / 粉体 / 弾性論 / 運動論 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
3年目ということでこれまでに得られた知見を踏まえ、研究のさらなる発展を目指した。
2年目まではマクロな破砕性粉体のモデル化、およびそれが示すレオロジーの解明を行ってきた。それとは別の視点として、破砕性粉体内部における応力の空間分布およびその発達を動弾性理論の枠組みから主に検証を行った。具体例として対向集中荷重を受ける弾性円板を考え、応力が円板内部に伝播していく様子を理論的に調べた。その結果、長時間極限の結果が弾性学や土質力学でよく知られている解と一致すること、および時間発展解がP波成分、S波成分を含むだけでなく、円板表面を伝播するレイリー波なども再現していることがわかった。また研究途中ではあるものの、円板内部に空洞を含むような系、具体的には対向集中荷重を受ける2次元同心中空円板における解や、3次元弾性球の場合の解などの導出にも部分的に成功している。
一方、これまでにも進めてきた機械学習的なアプローチの研究も進めている。具体的には剪断下における粒子シミュレーションで得られたスナップショットの時系列データを用い、そこからある時刻の範囲で応力降下が出現するか、またその応力降下の値がどのような値を取るかについて調べている。定量的な評価および大規模な系での実証は今後の課題ではあるものの、小規模な系において応力降下現象の予測可能性を示唆するような結果が得られている。
さらにそれらとは別に、電荷を帯びた粉体ガスを模したモデルを考え、プラスとマイナスの荷電粒子が混じり合う系に剪断をかけた際のレオロジーについて運動論を用いた解析を行った。有限領域で相互作用する粉体ガスに対する運動論の適用限界を議論するとともに、適用範囲内における理論とシミュレーション結果の定量的一致を明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
主として、破砕性粉体内部の応力伝播のモデル化として動弾性理論を用いる解析を進めたが、それについては順調に理論解を得ることに成功している。
また機械学習的なアプローチに関しても、比較的小規模な系ではあるものの、応力降下現象の発生予測可能性についての肯定的な結果が得られ始めた。
さらに機械工学、惑星科学や土木工学分野の研究者との議論の機会も得られており、多面的な視点で着目している系を捉える機会が増えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
破砕性粉体に関するシミュレーションモデルの構築、並びに破砕性粉体内部での応力伝播モデルの解析を踏まえ、両者を統合したアプローチを進めていきたい。特に粒子内部においてどのような基準で破砕が進行していくことを定量的に明らかにしていくとともに、破壊力学や塑性力学で知られている破壊基準などとの類似点／相違点などについて解明していきたい。
また機械学習的なアプローチにおける大規模系での予測可能性についても、それを実行することで解き明かしていきたい。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍におけるオンライン開催の学会が未だ多かったため、その分の旅費が浮くことになった。2023年度においては対面開催の学会・研究会が増えることが期待されるため、それらの旅費への使用を予定している。
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