Construction of friction laws that rationally describe stiction accompanied by slow creep

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固体の接触面に作用する摩擦力には、静摩擦と動摩擦と呼ばれる二種類が存在すると言われている。しかし、相手面に固着して静止しているかのように見える物体であっても、実は極めて低速な運動（低速クリープ）が認められるという実験報告が複数存在することから、静摩擦の存在は必ずしも学術的に立証されていない。そこで本研究では、「静摩擦とは何か？」という学術的問いのもと、低速クリープをともなう固着現象を合理的に記述する摩擦則の構築を目的として、研究代表者がその重要性を発見した面内ミスアライメントと呼ばれる幾何学的概念を物理モデルに導入し、理論、実験、数値解析により国際共同研究を推進する。低速クリープをともなう固着現象を合理的に記述する摩擦則の構築を目的として、まず「①単点接触系」の摩擦則の構築に取り組み、次に「②多点接触系」へ拡張する。本年度は①に専念し、設定した4個の研究項目「1. 物理モデルの構築」、「2. 実験データベースの構築」、「3. 計算データベースの構築」、「4. 摩擦則の構築」のうち、①-1、①-2、①-3に注力した。「①-1. 単点接触系：物理モデルの構築」では、面内ミスアライメントを有する単点接触系の物理モデルを構築した。「①-2. 単点接触系：実験データベースの構築」では、構築する摩擦則の鍵となる低速クリープと摩擦力の回転を同時計測可能な試験機を開発した。同試験機を用いた実験を実施して、物体の運動と摩擦力ベクトルの時系列信号を獲得した。面内ミスアライメントを主たるパラメータとして、理論の検証に必要な実験データベースを構築した。「①-3. 単点接触系：計算データベースの構築」では、①-1で構築した物理モデルに基づき、時間発展シミュレーションを実施した。①-2に準じたパラメトリックスタディを通して、理論の検証に必要な計算データベースを構築した。