衝突系に発生する階段状カオス転移現象のメカニズム解明とその工学的応用

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本研究の目的は，振動板上を跳ねる球（バウンシングボール系）に生じる階段状カオス転移現象（ステップワイズ・クライシス）の発生メカニズム解明と，得られた知見の工学的問題への応用を目的としている．研究実施計画では「課題１：階段状カオス転移現象の発生メカニズムの解明（2021～2022年度）」，「課題２：機械装置における階段状カオス転移現象の確認（2022～2023年度）」の２つの課題を設定している．2022年度は，課題１について，階段状カオス転移現象の発生メカニズムについて詳細な解析を行い，本転移現象の発生条件が，ボールが最大到達高さに達する頻度と関連することを明らかにした．また，当初予測していたボールと振動板との衝突遍歴との関連は確認できなかった．本成果の一部は，AIP ADVANCE誌に掲載された．また，課題２について，地下鉄のパンタグラフ系を模擬した実験装置を新規製作し，階段状カオス転移現象が機械装置に発生するかについての実験的検討を開始した．以下，本研究の新規性・重要性について述べる．階段状カオス転移現象は本研究で定義した新しいカオス転移現象であり，発生メカニズムについての詳細な議論は殆ど行われていない．また，バウンシングボール系という最も単純な衝突振動系に発生する現象であるため，歯車系など他の衝突振動系にも内在している可能性がある．従って，本転移現象について得られた知見は，他の衝突振動系に広く適用できると考えられる．