Physics of Friction

摩擦物理学

基本信息

批准号：
20K03792
负责人：
松川宏
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Aoyama Gakuin University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

3次元系粘弾性体の数値的・解析的研究有限要素法（FEM）により、系の滑り方向の長さ、形状のアスペクト比などにより系全体の静摩擦係数の荷重依存性の冪が変わることを明らかにした[W. Iwashita, H. Matsuakwa and M. Otsuki, ''Static friction coefficient depends on the external pressure and block shape due to precursor slip'', Scientific Reports 13, 2511 (2023) ]。地震を起こす断層の運動では、滑りとともに発熱し含まれる水の圧力が上昇するとともに、生じる空隙による圧力の低下も起こる。水の圧力増大は滑り面での固体圧力の低下をもたらすため、摩擦に、ひいては滑りに大きな影響を及ぼす。熱、流体圧、空隙率の効果をとりいれて断層の滑りを理論的、数値的に調べ前震から本震に移る条件を明らかにした。前震は、現在盛んに研究されているゆっくり地震とも考えられ、その観点からの研究も進めた[鈴木岳人、松川宏、 ''熱・流体圧・空隙率相互作用によるゆっくり地震から高速地震への遷移とその機構-バネ・ブロックモデルによる解析-''、日本物理学会第77回年次大会 2022]。地震の頻度分布は冪乗則に従い、それはバネで繋がったブロック列のモデルにより再現される。同じべき乗則が弾性体の滑り摩擦のモデルである端のブロックから駆動したモデルでも成立すること、両者の駆動方法をつなぐモデルでも成り立つことを明らかにした。沈み込む付加体の作る褶曲構造において摩擦が大きな役割を果たすことを明らかにした[清水柊汰, 鈴木岳人, 松川宏、 ''付加体の圧縮場を模した粉粒体の力学的挙動の粒子間摩擦依存性''、日本物理学会2023年春期大会]。

三维粘弹性体的数值和分析研究使用有限元法（FEM），我们发现整个系统的静摩擦系数的载荷依赖性的功率随着系统在滑动方向上的长度而变化，形状的纵横比等。 [W. Iwashita、H. Matsuakwa 和 M. Otsuki，“静摩擦系数取决于前体滑移导致的外部压力和块形状”，科学报告 13, 2511 (2023) ]。在引起地震的断层运动过程中，所含水的压力会随着滑动而升温而增加，并且由于产生的空隙，压力也会降低。水压的增加导致滑动表面的固体压力降低，这对摩擦力以及滑动产生显着影响。我们通过结合热量、流体压力和孔隙度的影响，从理论上和数值上研究了断层滑动，并阐明了从前震过渡到主震的条件。前震被认为是慢地震，目前正在积极研究，我们也从这个角度进行了深入研究[Takehito Suzuki，Hiroshi Matsukawa，“由于热、流体压力和压力的相互作用，从慢地震到快地震”孔隙率。”转变及其机制 - 使用弹簧块模型进行分析”，第 77 届日本物理学会年会 2022]。地震的频率分布遵循幂律，由弹簧连接的块模型再现。据透露，同样的幂律适用于从端块驱动的模型（弹性体中的滑动摩擦模型）以及连接两种驱动方法的模型。研究表明，摩擦在俯冲增生体产生的折叠结构中起着重要作用[Shita Shimizu、Taketo Suzuki、Hiroshi Matsukawa，“具有模仿增生体压缩场的颗粒材料机械行为的颗粒”。 ”，2023年日本物理学会春季会议]。