2012 Fiscal Year Annual Research Report
新しい接触・摩擦理論構築のためのマルチスケールシミュレータの開発
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24360044
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
泉 聡志 東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (30322069)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
酒井 信介 東京大学, 大学院・工学系研究科, 特任教授 (80134469)
田中 展 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教 (70550143)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 機械材料・材料力学 / 有限要素法 / 分子動力学 / マルチスケール解析 / 摩擦係数 |
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| Research Abstract |
平成24年度は、シミュレータに必要な高さプロファイルのパワースペクトルの計測と、マクロとナノの解析手法の開発に重点をおいた。レーザー顕微鏡,SEM,AFMによって、摩擦面(路面)の高さプロファイルを取得し、パワースペクトル解析を行った。同時に、高周波領域のラフネスを除去したプロファイルを作成し、摩擦の陽解法有限要素法をAltair社のRadiossを用いて行った。結果、ヘルツの接触理論と異なり、接触面圧に対して線形に接触面積が変化することが得られた。摩擦係数に関しては、計算の安定性の問題によって、正確な摩擦係数の同定が出来なかったため、次年度以降の課題である。
次に、Perssonのマルチスケールモデルの、カットオフ、つまりバルクの粘弾性特性が失われる臨界サイズに関する検討を行い、新たに表面の凹凸の曲率を特性量としてモデルを提案し、実験との整合性を得た。
シミュレーション結果の妥当性検討のため、微小荷重の摩擦試験を行った。異なるHurst数を有する路面について、摩擦係数の速度依存性を求めた。結果は、上記マルチスケールモデルに半径されている。
ナノスケールの摩擦の検討のため、位相空間サンプリング分子動力学法の手法の改良を行い、NEB法のレプリカの作成手法の改善を行った。
成果は、日本機械学会M&M2010材料力学カンファレンスで、発表され、現在、論文投稿の準備中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
実験・有限要素法・マルチスケールモデル共に、課題は残されたが、検討を進めている。
次年度以降に、これらを統合する下地となる研究は出来たため、(1)を選択した。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初に計画通り、Perssonのマルチスケールモデルの高精度化、位相空間サンプリング分子動力学法の摩擦への導入。
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