亀裂パターンの幾何構造を支配する普遍則の探究

探索控制裂纹几何结构的通用规则

• 批准号: 20J10344
• 负责人: 秋葉 祐里
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Hokkaido University (2021)University of Yamanashi (2020)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J10344/
• 关键词: 収縮破断; パターン形成; 幾何構造; 柱状節理; マスクメロン; 塩原

本研究課題の目的は、自然に形成される多角形パターンについて、物質の詳細に依存しない幾何共通則を導出することである。最終年度は、マスクメロンの表面に現れる網目パターンの解析を行い、研究成果を論文にまとめた。マスクメロンの網目は、果実の成長過程で膨張する果肉と固化した表皮との力学的な不釣り合いに起因する果皮の断片化によって生じる。本研究では、網目に囲まれた微細な表皮片の面積を画像解析により統計的に分析し、メロンの品種に依存しない共通則の導出を試みた。その結果、断片面積の分布が品種に依らず特定の確率密度関数に従い、脆性材料の破壊挙動の理論的議論と整合的であることがわかった。このことは、断片面積の確率分布を支配する共通法則を示唆している。また、柱状節理に関しては、実際の露頭表面に現れる多角形形状が、破壊力学的に理想的な多角形形状からどれほど揺らいでいるのか統計解析によって精査し、この成果を国際的な学術専門誌（査読付）へ原著論文として公表した。意外にも、岩石が示す幾何揺らぎは岩の化学組成や溶岩の冷却条件などの要因から影響を受けない普遍的な現象であることが判明した。さらに、幾何揺らぎが溶岩の冷却表面から内部へ向かって変動していく様子を、ボロノイ分割の手法を用いた数値シミュレーションで再現した。それによって、柱状節理の形成過程が等温分布と亀裂伝播の連成によって説明できるという既存の仮説を支持する結果を得た。

该研究主题的目的是得出常见的几何规则，这些规则不取决于自然形成的多边形模式的物质细节。在最后一年，我们分析了出现在哈密瓜表面上的网格模式，并将研究结果汇编成论文。麝香网的发生是由于在水果生长过程中肉体的机械性不成比例和固化的表皮引起的皮肤破碎而引起的。在这项研究中，我们从统计上分析了通过图像分析环绕的细胞皮肤的面积，并试图得出独立于瓜类的常见规则。结果表明，片段区域的分布与易碎材料的断裂行为的理论论点一致，无论多样性如何，都按照特定的概率密度函数。这表明一项管理碎片区域概率分布的普通法。关于柱状接头，我们检查了实际露头表面上出现的多边形形状是从理想的多边形形状的裂缝机制中摇动的，并在国际学术期刊（同行评审）中发表了这一发现作为原始论文。令人惊讶的是，已经发现，岩石所表现出的几何波动是一种普遍现象，不受诸如岩石的化学成分和熔岩的冷却条件等因素的影响。此外，使用Voronoi分裂技术，通过数值模拟再现了从熔岩的冷却表面向内部波动的几何波动。这提供了支持现有假设的结果，即可以通过等温分布和裂纹传播来解释柱状接头的形成过程。

项目成果

火成岩の破断パターンに潜む幾何形状の共通則

隐藏在火成岩断裂模式中的常见几何规则

• 发表时间: 2021
• 作者: Tsubasa SATO;Yusuke NINOMIYA;Takayuki KAKUDA; Akira HAFUKA; Toru TSUCHIYA;Katsuki KIMURA;Suzuki Akihiko，Akuzawa Koyuki，Kogi Kazunobu，Ueda Keiichi，Suzuki Miwa;秋葉祐里，島弘幸
• 通讯作者: 秋葉祐里，島弘幸

Universal fluctuation of polygonal crack geometry in solidified lava

凝固熔岩中多边形裂纹几何形状的普遍涨落

• DOI: 10.1103/physreve.104.025009
• 发表时间: 2021
• 期刊: Physical Review E
• 影响因子: 2.4
• 作者: Akiba Yuri;Takashima Aika;Shima Hiroyuki
• 通讯作者: Shima Hiroyuki

幾何形状解析による道路網の土地利用評価

使用几何形状分析评估道路网络的土地利用

• 发表时间: 2022
• 作者: Asaoka;H.;Baba;C.;Fujimoto;N.;Kobayashi;C.;& Noro;F.;川上一;赤星 佑;秋葉祐里，山崎雅也，島弘幸，佐藤太裕
• 通讯作者: 秋葉祐里，山崎雅也，島弘幸，佐藤太裕

Geometric Attributes of Polygonal Crack Patterns in Columnar Joints

• DOI: 10.1029/2020ea001457
• 发表时间: 2020-09
• 期刊: Earth and Space Science
• 影响因子: 3.1
• 作者: Y. Akiba;A. Takashima;A. Inoue;H. Ishidaira;H. Shima

道路網がつくり出す街区の面積分布と土地利用の相関解析

道路网形成的城市街区土地利用与面积分布的相关性分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Park Soojin;Shimada Keisuke;Fujihara Yoshitaka;Xu Zoulan;Shimada Kentaro;Larasati Tamara;Pratiwi Putri;Matzuk Ryan M;Devlin Darius J;Yu Zhifeng;Garcia Thomas X;Matzuk Martin M;Ikawa Masahito;秋葉祐里，島弘幸，佐藤太裕
• 通讯作者: 秋葉祐里，島弘幸，佐藤太裕