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流体の破壊力学―破壊の時間発展モデル構築と流動履歴依存性の検討

流体断裂力学——断裂时间演化模型的构建及流动历史依赖性研究

基本信息

批准号：
19H00713
负责人：
市原美恵
金额：
$ 29.45万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H00713/
关键词：
粘弾性流体マグマ破壊レオロジー火山降伏応力懸濁流

项目摘要

爆発的な火山噴火では、液体・気泡・結晶からなるマグマなどの複雑流体が急速な変形を受けて破砕し、火山灰などが形成される。この現象を、流体の流動と破壊過程と位置づけ、その物理を解明することを目的としている。マグマや火山泥を模擬する粘弾性流体および降伏応力を持つジェル状流体の中で気泡が急膨張する際の流動と破壊について論文にまとめ、発表した。また、これらの流体表面で気泡が破裂する際の音波について実験を進めた。粘弾性流体の円柱移動に伴う流動と破壊を調べる実験においては、前年度までに明らかになった「遅延破壊」という流動と破壊の遷移状態について詳細に調べた。円柱に掛かる力の計測結果から、遅延破壊の前には応力場がほぼ一定の状態で変形が進む、すなわち、粘性的な変形が進むこと、破壊開始時に応力が急激に低下し、脆性的な振る舞いをすることが分かった．また、流体の表面が大きく変形することで円柱の背後に小さい気泡が形成され、これが核となってき裂が開始することを突き止めた。数値計算グループは、マクスウェル粘弾性流体中の気泡膨張の実験を再現する計算を試みた。その結果、実験で与えられている条件でき裂を開始するには、膨張する気泡の壁近くに別の小気泡の存在が必要であることを指摘した。これは、上記の円柱実験の結果や過去の研究結果とも整合的である。流体の流動から破壊へ至る基本プロセスとして、微小気泡の存在が本質的な役割を果たしていることが普遍的に成り立つことが明らかになった。本プロジェクトの次のステップとして、固体粒子を含む懸濁流へと発展させるため、ソフトマター物理学分野での懸濁流レオロジーの理解と、火山学分野で進められている結晶を含むマグマのレオロジーの考え方の関係を整理した。

Explosive volcanoes erupt fire, liquid, bubbles, and crystals form. Phenomenon, fluid flow, destruction process, location, physics, explanation, purpose, and purpose. The masonry volcanic mud simulates the viscous elastic fluid and reduces the force of the volcanic fluid.の中で気波が Rapid expansion and expansion するinterior のflow とbreakerについてthesis にまとめ、発外した.また、これらのfluid surfaceで気がruptureするinterior sound waveについて実験を入めた. Viscoelastic fluid moves with the column and flows with the fluid, and the flow of the fluid is broken, and the movement of the column is done in the same way as in the previous year.明らかになった「遅抅波壊」という流と波壊のTransition status についてDetailsにadjustedべた. The measurement result of the pillar hanging force is the force field, the force field is in a certain state, the force field is in a certain state, and the force is in the shape of the force field. The sticky な変shaped がむこと, the に応力が rushes and lowers し at the beginning of breaking, the brittle な trembling dance いをすることがかった．また、fluid surface が大きく変shaped することで円 Pillar のsmall さい気bubble behindが Formation され, これが Kernel となってきCrack がStart することをProcess きstop めた. Numerical value calculation is used to calculate and test the expansion of bubbles in viscous elastic fluid.そのRESULT, 実験で and えられているconditionsでき开をstart するには, expansionする気包の wall is close to くに不了小気包のexistent is necessary and であることをpoints out した.これは、The result of the above mentioned 円殟験のresult やThe result of past research and ともintegrated である. The flow of fluids and the essence of existence of tiny bubbles The なservice cut を Fruit たしていることが universal に成り立つことが明らかになった. This プロジェクトの时のステップとして, solid particle をcontains turbidity flow へと発 Development させるため, ソフトマターphysics division での hung The turbidity of the current flow is understood, and the volcanic field of the volcano is analyzed and the crystallization is carried out.