粒子の破壊現象の解明に効果的な新しい計算モデルを開発 ─セラミックス、医薬品、電子部品などの 産業分野への貢献に期待─

粒子の破壊現象の解明に効果的な新しい計算モデルを開発 ─セラミックス、医薬品、電子部品などの産業分野への貢献に期待─

2025年1月29日 11:00 | プレスリリース?研究成果

【本学研究者情报】

〇多元物质科学研究所　助教　久志本筑

【発表のポイント】

「交差結合型離散要素法（Cross Bond Discrete Element Method：XB-DEM）^（注¹^）」と名付けた粒子の破壊现象を解析可能な新规计算モデルを开発し、従来の课题であった计算定数の一意な决定を実现しました。
圧缩试験から计算定数が决定でき、粒子の破壊挙动について実験结果と高い整合性を确认しました。粒子の破壊现象の详细が解析可能になりました。
セラミックス、医薬品、电子部品など幅広い产业分野で必要とされる粒子破壊の制御技术确立への贡献が期待されます。

【概要】

粒子の破壊现象は、セラミックス、医薬品、电子部品などの加工や成形において要となる现象です。粒子の破壊はその制御が重要となります。これは、粒子をただ破壊するだけでなく、狙った大きさでその破壊を止める工夫が必要なためです。しかしながら、粒子の破壊现象は、十分に解明されておらず、その制御は困难です。この背景には、実験的な解析の难しさに加え、最新の计算科学を応用した解析にも课题があります。それは、破壊现象を忠実にモデル化すると、実験的に决定困难な计算定数が现れることです。そのため、実际の粒子の破壊を模拟した计算は容易ではありません。

东北大学多元物质科学研究所の久志本築助教らの研究グループは、粒子の破壊現象の解析が可能で、計算定数が実験から一意に決まる計算モデルを新規に構築しました。本研究成果により、粒子の破壊現象の理解の進展が期待されます。　　

本成果は1月13日、粉体および粒子状物質に関する分野の専門誌Advanced Powder Technologyに掲載されました。

図1. XB-DEMを用いて求めた荷重変位線図と圧縮試験結果の比較

【用语解説】

注1. XB-DEM: 交差結合型離散要素法(Cross Bond Discrete Element Method)の略称です。XB-DEMでは、一つの粒子を複数の構成要素の集合体と考え、その構成要素同士を仮想的に連結させるとともに、構成要素同士の相対的な位置関係をもとに連結を破断させることで、粒子の破壊現象を表現することができる計算モデルです。

【论文情报】

タイトル：Cross bond DEM (XB-DEM) for analyzing deformation and breakage behavior of particles
著者：Kizuku Kushimoto*, Junya Kano
Kouchi, Tomoya Oshikiri, Masaru Nakagawa, and Yuki Kimura
*责任着者：东北大学多元物质科学研究所　助教　久志本筑
掲載誌：Advanced Powder Technology
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