2024/03/22 更新

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マツバラ セイシロウ
松原 成志朗
MATSUBARA Seishiro
所属
大学院工学研究科 機械システム工学専攻 機械理工学 助教
大学院担当
大学院工学研究科
学部担当
工学部 機械・航空宇宙工学科
職名
助教

学位 2

  1. 博士(工学) ( 2018年3月   東北大学 ) 

  2. 修士(工学) ( 2015年3月   東北大学 ) 

研究キーワード 5

  1. 計算力学

  2. 連続体力学

  3. 高分子材料

  4. 繊維強化複合材料

  5. 材料力学

研究分野 2

  1. 情報通信 / 計算科学  / 計算力学

  2. ものづくり技術(機械・電気電子・化学工学) / 材料力学、機械材料

経歴 2

  1. 名古屋大学   工学研究科機械システム工学専攻   助教

    2020年4月 - 現在

  2. 東北大学大学院   工学研究科土木工学専攻   助教

    2018年4月 - 2020年3月

学歴 2

  1. 東北大学大学院   工学研究科   土木工学専攻

    2013年4月 - 2018年3月

  2. 岐阜大学   工学部   数理デザイン工学科

    2009年4月 - 2013年3月

所属学協会 6

  1. 日本材料学会

  2. 日本計算数理工学会

  3. 日本計算工学会

  4. 日本機械学会

  5. 土木学会

  6. ASME

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受賞 7

  1. 第26回計算工学講演会 若手優秀講演フェロー表彰

    2022年1月   日本計算工学会  

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    受賞区分:国内学会・会議・シンポジウム等の賞 

  2. 日本材料学会第71期学術講演会優秀講演発表賞

    2020年5月   日本材料学会  

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    受賞区分:国内学会・会議・シンポジウム等の賞 

  3. 平成30年度建設工学研究奨励賞

    2019年6月   建設工学研究振興会  

    松原成志朗

  4. 平成30年度日本計算工学会博士論文賞

    2019年5月   日本計算工学会  

    松原成志朗

  5. 平成30年度日本機械学会賞(論文)

    2019年4月   日本機械学会  

    松原成志朗

  6. 平成27年度応用力学論文奨励賞

    2016年5月   土木学会 応用力学委員会  

  7. 20周年記念JSCESスカラーシップアワード (WCCM XII & APCOM VI - student travel award)

    2016年4月   日本計算工学会  

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論文 44

  1. Computational and physical aspects for the occurrence of crease in an elastomer under general loading conditions

    Matsubara, S; Ogino, A; Nagashima, S; Okumura, D

    INTERNATIONAL JOURNAL OF SOLIDS AND STRUCTURES   288 巻   2024年2月

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    出版者・発行元:International Journal of Solids and Structures  

    We study the occurrence of crease in an elastomer under three loading conditions from both computational and physical points of view. A two-dimensional finite element analysis, including a perturbation force-based approach, is performed to detect the stable creased state, where the crease formation is completed. A mesh convergence study for the energy release and crease depth in the creased state provides a guideline for the finite element mesh requisite for predicting the occurrence of crease. We also visualize the mesh convergence for the critical creasing onset by plotting the set of compressive strain and mesh resolution at the point where the energy release is zero. In addition, the present evaluation method of the surface tension using the energy release and surface area change for an elastomer with a traction-free surface yields a good prediction for the creasing onset delayed by surface tension without additional numerical implementations or adjustment parameters. This facilitates the comprehensive study of the creasing onset delayed by the surface tension under general loading conditions. The results reveal that tensile deformation in the out-of-plane direction encourages the retardation of the creasing onset via the extension of the width and the energy emission. We further demonstrate that energetically preferential crease interval can be used to evaluate the spacing between creases delayed by moderate surface tension.

    DOI: 10.1016/j.ijsolstr.2023.112610

    Web of Science

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  2. Surrogate modeling for the homogenization of elastoplastic composites based on RBF interpolation

    Yamanaka, Y; Matsubara, S; Hirayama, N; Moriguchi, S; Terada, K

    COMPUTER METHODS IN APPLIED MECHANICS AND ENGINEERING   415 巻   2023年10月

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    出版者・発行元:Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering  

    We propose a new framework for creating a surrogate model of computational homogenization for elastoplastic composite materials that serves as a homogenized constitutive law for decoupled two-scale analysis. Two key ingredients of the proposed surrogate modeling are the introduction of a variable representing the macroscopic strain history along with the macroscopic strain and the application of radial basis function (RBF) interpolation. Not only the coefficients of the RBF but also the type of its function form are considered hyperparameters and are determined by applying an optimization algorithm. In the offline process, numerical material tests (NMTs) are performed on a unit cell consisting of multiple elastoplastic materials subjected to various patterns of macroscopic strain to create a database that stores the discrete relationships between variables representing macroscopic deformation states with the macroscopic stresses. Then, RBF interpolation is applied to represent the macroscopic stress in a continuous function with these input data as independent variables. In the online process, this function is used as a macroscopic constitutive law in the macroscopic analysis, which can be followed by localization analysis using an arbitrary macroscopic strain history if necessary.

    DOI: 10.1016/j.cma.2023.116282

    Web of Science

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  3. Bio-Inspired Instability-Induced Hierarchical Patterns Having Tunable Anisotropic Wetting Properties

    Nagashima, S; Suzuki, K; Matsubara, S; Okumura, D

    ADVANCED MATERIALS INTERFACES   10 巻 ( 14 )   2023年5月

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    出版者・発行元:Advanced Materials Interfaces  

    This paper introduces a method for the bottom-up fabrication of bio-inspired hierarchical patterns having tunable anisotropic wetting properties. The method exploits the surface instability of bilayers comprising a gold nanofilm attached to a substantially prestretched elastomer substrate. Upon film formation, highly aligned wrinkles spontaneously form on the surface owing to the surface instability driven by the compressive residual stress in the film. Thereafter, uniaxial compressive strain is applied to the film by prestretch relaxation of the substrate, which generates an array of high-aspect-ratio ridges on the surface. Consequently, hierarchical patterns comprising unidirectionally aligned ridges covered with wrinkles are obtained. Water droplets placed on surfaces having the aforementioned hierarchical patterns show direction-dependent contact angles, resulting in elongated shapes, which indicates the presence of anisotropic wetting properties. The magnitude of wetting anisotropy can be tuned by simple control of the applied compressive strain and film thickness.

    DOI: 10.1002/admi.202300039

    Web of Science

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  4. A method of fully implicit coupled analyses for thermoset resin subjected to cure based on variationally consistent formulation for finite thermo-viscoelasticity

    Yamanaka, Y; Matsubara, S; Moriguchi, S; Terada, K

    INTERNATIONAL JOURNAL OF SOLIDS AND STRUCTURES   268 巻   2023年4月

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    出版者・発行元:International Journal of Solids and Structures  

    A variationally consistent formulation is presented to devise a method of fully implicit analysis for predicting thermo-mechanically coupled behavior of thermosetting resin subjected to cure in finite strain theory. To characterize the finite thermo-viscoelasticity coupled with cure kinetics, the dual dissipation potential (DDP) is originally defined in the thermodynamically consistent formulation, which begins with the definition of stored energy. The governing equations are derived as stationary conditions of the relevant total energy rate potential containing internal energy, and viscous and curing DDPs, and then discretized in time and space in order. In the temporal discretization process within a time interval, we utilize the function form of the equilibrium temperature obtained from the Legendre–Fenchel transformation of internal energy. The obtained time discretized equations are spatially discretized by means of the standard finite element method. The present formulation results in a fully implicit algorithm with separate systems of governing equations that can be solved in a monolithic manner. Two representative numerical examples are presented to demonstrate that, while allowing relatively large time increments, the devised analysis method provides a more realistic prediction than the previous method formulated within the framework of small strain theory.

    DOI: 10.1016/j.ijsolstr.2023.112161

    Web of Science

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  5. Gradient damage model for ductile fracture introducing degradation of damage hardening modulus: implementation and experimental investigations

    Han, JK; Matsubara, S; Nishi, S; Takada, K; Muramatsu, M; Omiya, M; Ogawa, K; Oide, K; Kobayashi, T; Murata, M; Moriguchi, S; Terada, K

    INTERNATIONAL JOURNAL OF FRACTURE   240 巻 ( 2 ) 頁: 183 - 208   2023年4月

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    出版者・発行元:International Journal of Fracture  

    This study presents a gradient damage model for ductile fracture, in which the damage hardening modulus is degraded by the accumulation of plastic deformation and the volume expansion caused by negative hydrostatic pressure. The proposed model fulfills the thermodynamic requirements, and the governing equations are derived from energy minimization principles. Two parameter studies are carried out to confirm the basic performance of the proposed model, in which some typical ductile fracture responses are demonstrated by changing parameters for degrading the damage hardening modulus. Also, a series of numerical experiments are presented to reveal the ability of the proposed model to successfully simulate the fracture tests of advanced high strength steel sheets with different tensile strengths. It is indeed confirmed by the close agreement with experimental results that the proposed model is capable of realizing the breaking elongation, the transitional behavior from unstable to stable crack propagations, and the corresponding load–displacement curves. Also, the model successfully reproduces and predicts the crack initiation positions in notched specimens with different notch radii.

    DOI: 10.1007/s10704-022-00681-9

    Web of Science

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  6. Self-Wrinkling in Polyacrylamide Hydrogel Bilayers

    Nagashima, S; Akamatsu, N; Cheng, XF; Matsubara, S; Ida, S; Tanaka, H; Uchida, M; Okumura, D

    LANGMUIR   39 巻 ( 11 ) 頁: 3942 - 3950   2023年3月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Langmuir  

    Swelling of a gel film attached to a soft substrate can induce surface instability, which results in the formation of highly ordered patterns such as wrinkles and folds. This phenomenon has been exploited to fabricate functional devices and rationalize morphogenesis. However, obtaining centimeter-scale patterns without immersing the film in a solvent remains challenging. Here, we show that wrinkles with wavelengths of up to a few centimeters can be spontaneously created during the open-air fabrication of film-substrate bilayers of polyacrylamide (PAAm) hydrogels. When the film of an aqueous pregel solution of acrylamide prepared on the PAAm hydrogel substrate undergoes open-air gelation, hexagonally packed dimples initially emerge on the surface, which later evolve into randomly oriented wrinkles. The formation of such self-organized patterns can be attributed to the surface instability resulting from autonomous water transport in the bilayer system during open-air fabrication. The temporal evolution of the patterns can be ascribed to an increase in overstress in the hydrogel film due to continued water uptake. The wrinkle wavelength can be controlled in the centimeter-scale range by adjusting the film thickness of the aqueous pregel solution. Our self-wrinkling method provides a simple mechanism for the generation of swelling-induced centimeter-scale wrinkles without requiring an external solvent, which is unachievable with conventional approaches.

    DOI: 10.1021/acs.langmuir.2c03264

    Web of Science

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    PubMed

  7. Mechanical nonreciprocity in a uniform composite material 査読有り 国際共著

    X. Wang, Z. Li, S. Wang, K. Sano, Z. Sun, Z. Shao, A. Takeishi, S. Matsubara, D. Okumura, N. Sakai, T. Sasaki, T. Aida, Y. Ishida

    Science   380 巻   頁: 192 - 198   2023年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  8. Grobner bases plugged into graphical skills to solve a set of multiple bifurcation equations in structural compound stability problems

    Tanaka, M; Matsubara, S; Schröder, J; Fujii, F

    INTERNATIONAL JOURNAL FOR NUMERICAL METHODS IN ENGINEERING   123 巻 ( 23 ) 頁: 5779 - 5800   2022年12月

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    出版者・発行元:International Journal for Numerical Methods in Engineering  

    A core issue in structural multiple bifurcations (MB) in computational engineering is to identify all existing branching paths emanating from the MB point in compound stability problems. The governing MB equations (MBEs) will commonly result in a set of three (or occasionally two) polynomial equations in asymptotic stability theory when the singular stiffness matrix is subject to a rank deficiency of two (i.e., two null eigenvalues). However, no general solution strategy has been established to solve MBEs so far. This study proposes innovative graphical solution ideas to intuitively visualize multiple path branching in 2D- and 3D-spaces of variables. Although the graphical skills display real solutions in specified search areas on a graphical monitor, it is not assured that “all” real roots are detected. The total number of identified real and complex roots of simultaneous equations must be generally consistent with that predicted algebraically to ensure that all real and complex roots are captured in MB. In computational algebra, Gröbner bases are employed to convert a set of polynomial equations into single recursively solvable equations and can be plugged into visualization steps. Therefore, Gröbner bases and graphical skills are complementary and can be applied to numerically solve a set of plate/shell structural MBEs.

    DOI: 10.1002/nme.7088

    Web of Science

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  9. Variational crack phase-field model for ductile fracture with elastic and plastic damage variables

    Han, JK; Matsubara, S; Moriguchi, S; Terada, K

    COMPUTER METHODS IN APPLIED MECHANICS AND ENGINEERING   400 巻   2022年10月

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    出版者・発行元:Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering  

    Based on the study on characteristic features of existing crack phase-field (PF) models for ductile fracture, we propose a new model endowed with elastic and plastic damage variables. In the review part, the emphasis is placed on the plastic driving force and degrading fracture toughness that enable PF models to represent damage evolution in elastoplastic materials. Attention is also paid to the damage evolution tendency in terms of the definition of the yield function. Based on the reviewed features, we originally formulate the proposed model, which separately accommodates two damage variables for elasticity and plasticity. Its constitutive work density consists of elastic, plastic hardening, and damage hardening components. Evolution laws for plasticity and damage are derived by using separate threshold (yield) functions while having similar formats so that those for damage hold variational and thermodynamic consistencies. Also, the proposed model is equipped with thresholds and coefficients to control the amount of damage driving force. Several numerical examples are presented to demonstrate the characteristic features of the proposed model and the ability to mimic the typical fracture behavior of elastoplastic materials.

    DOI: 10.1016/j.cma.2022.115577

    Web of Science

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  10. Diversity of the bifurcations and deformations on films bonded to soft substrates: Robustness of the herringbone pattern and its cognate patterns

    Kikuchi, S; Matsubara, S; Nagashima, S; Okumura, D

    JOURNAL OF THE MECHANICS AND PHYSICS OF SOLIDS   159 巻   2022年2月

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    出版者・発行元:Journal of the Mechanics and Physics of Solids  

    In this study, we investigate the diversity of the bifurcations and deformations during evolution of periodic patterns on compressed films bonded to compliant substrates. Three-dimensional finite element analysis is performed assuming that the first bifurcation has either the hexagonal or square (i.e., checkerboard) dimple mode. Step-by-step eigenvalue buckling analysis is performed to explore sequential bifurcations on the bifurcated paths. It is found that at the second bifurcation, a rectangular checkerboard or stripe mode occurs depending not only on the Young's modulus ratio of the film and substrate, but also on the magnitude of the imperfection prescribed by the first bifurcation mode. Different bifurcation modes give a family of herringbone deformation patterns with different dimensions, i.e., the evolutional process is multiple and robust. Further, superposition of the identical modes in symmetric directions elucidates the existence of distinctive patterns cognate with the herringbone pattern, including a variety of experimentally observed patterns.

    DOI: 10.1016/j.jmps.2021.104757

    Web of Science

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  11. ノンレシプロカルゲルの円筒押し込み大変形解析 査読有り

    野々垣翔真,松原成志朗,永島壮,奥村大

    計算数理工学論文集   23 巻 ( 17-231124 )   2023年11月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  12. クリースの発達過程に対する影響因子の調査 査読有り

    石田竜也,永島壮,松原成志朗,奥村大

    計算数理工学論文集   23 巻 ( 20-231124 )   2023年11月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  13. 均質化解析によるノンレシプロカルゲルの引張・圧縮非対称性評価 査読有り

    布施卓馬,松原成志朗,永島壮,奥村大

    計算数理工学論文集   23 巻 ( 19-231124 )   2023年11月

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    担当区分:責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  14. 粘弾性・粘塑性・損傷複合モデルに対する材料物性値の混合型同定による熱可塑性樹脂の非線形材料挙動の再現と評価 招待有り 査読有り

    染宮 聖人,田口 尚輝,平山 紀夫,松原 成志朗,山本 晃司,寺田 賢二郎

    日本機械学会論文集   88 巻 ( 913 ) 頁: 22-00178   2022年8月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  15. 数値材料試験とニューラルネットワークを用いた一方向CFRPの界面接着強度の予測 査読有り

    鷹見 凌, 染宮 聖人, 平山 紀夫, 山本 晃司, 松原 成志朗, 石橋 慶輝, 寺田 賢二郎

    日本複合材料学会誌   48 巻 ( 1 ) 頁: 32 - 39   2022年6月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  16. 数値材料試験による一方向炭素繊維強化 熱可塑性樹脂の非主軸方向における非線形材料挙動の予測 査読有り

    染宮聖人,平山紀夫,山本晃司,松原成志朗,寺田賢二郎

    日本複合材料学会誌   48 巻 ( 3 ) 頁: 96 - 108   2022年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  17. リッジパターン変態のプレストレッチ依存性と分 岐座屈特性 査読有り

    田中大地, 若林駿人, 松原成志朗, 永島壮, 奥村大

    計算数理工学論文集   22 巻 ( 13-221216 )   2022年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  18. Crack phase-field model equipped with plastic driving force and degrading fracture toughness for ductile fracture simulation 査読有り 国際共著

    Jike Han, Seishiro Matsubara, Shuji Moriguchi, Michael Kaliske, Kenjiro Terada

    Computational Mechanics   In print 巻   2021年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  19. 低減破壊エネルギーを用いた phase-field 延性損傷モデル 査読有り

    韓 霽珂, 村田 真伸, 森口 周二, 寺田 賢二郎, 松原 成志朗, 西 紳之介, 高田 賢治, 村松 眞由, 大宮 正毅, 小川 賢介, 生出 佳, 小林 卓哉

    日本計算工学会論文集   20210014 巻 ( 20210014 )   2021年8月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  20. リンクル・クリース解析における初期不整と要素分割の影響 査読有り

    星 亮吾, 三好 宏明, 松原 成志朗, 奥村 大

    日本機械学会論文集   87 巻 ( 898 ) 頁: 21-00045 - 21-00045   2021年5月

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    担当区分:責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  21. Implicit rule on the elastic function of a swollen polyacrylamide hydrogel 査読有り

    Ryota Kawai, Hiro Tanaka, Seishiro Matsubara, Shohei Ida, Makoto Uchida, Dai Okumura

    Soft Matter   17 巻 ( 19 ) 頁: 4979 - 4988   2021年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  22. A decoupling scheme for two-scale finite thermoviscoelasticity with thermal and cure-induced deformations 査読有り

    R Saito, Y Yamanaka, S Matsubara, T Okabe, S Moriguchi, K Terada

    International Journal for Numerical Methods in Engineering   122 巻 ( 4 ) 頁: 1133 - 1166   2021年

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    記述言語:英語   出版者・発行元:International Journal for Numerical Methods in Engineering  

    DOI: 10.1002/nme.6575

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  23. 変形勾配の乗算分解型有限変形理論に基づく Cam-clay model の定式化と F-bar 法による体積ロッキング現象の回避 査読有り

    窪田 友也, 山田 正太郎, 松原 成志朗, 京谷 孝史

    日本計算工学会論文集   2021 巻   2021年

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    記述言語:日本語  

  24. Thermo-mechanical coupled incremental variational formulation for thermosetting resins subjected to curing process 査読有り

    Y Yamanaka, S Matsubara, R Saito, S Moriguchi, K Terada

    International Journal of Solids and Structures   216 巻   頁: 30 - 42   2021年

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    記述言語:英語   出版者・発行元:International Journal of Solids and Structures  

    DOI: 10.1016/j.ijsolstr.2021.01.014

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  25. Bifurcation and deformation during the evolution of periodic patterns on a gel film bonded to a soft substrate 査読有り

    H Miyoshi, S Matsubara, D Okumura

    Journal of the Mechanics and Physics of Solids   148 巻   2021年

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Journal of the Mechanics and Physics of Solids  

    DOI: 10.1016/j.jmps.2020.104272

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  26. A variationally consistent formulation of the thermo-mechanically coupled problem with non-associative viscoplasticity for glassy amorphous polymers 査読有り

    S. Matsubara and K. Terada

    International Journal of Solids and Structures   212 巻   頁: 152 - 168   2021年

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   出版者・発行元:International Journal of Solids and Structures  

    DOI: 10.1016/j.ijsolstr.2020.12.004

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  27. Decoupled two-scale viscoelastic analysis of FRP in consideration of dependence of resin properties on degree of cure 査読有り

    Risa Saito, Yuya Yamaguchi, Seishiro Matsubara, Shuji Moriguchi, Yasuko Mihara, Takaya Kobayashi, Kenjiro Terada

    International Journal of Solids and Structures   190 巻   頁: 199 - 215   2020年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    © 2019 Elsevier Ltd In consideration of the dependence of resin properties on the degree of cure (DOC), a method of decoupled two-scale analysis of unidirectional fiber reinforced plastics (FRP) is proposed to simulate the curing process subjected to the temperature history that may cause residual stress and deformation at the macro-scale. Within the framework of computational homogenization, a series of numerical material tests (NMTs) are conducted on the periodic microstructure (unit cell), which is composed of fibers and resin, for various cure states to characterize the macroscopic material behavior and its dependency on DOC. The resin's material behavior at the micro-scale is assumed to be viscoelastic based on the generalized Maxwell model whose properties depend on DOC, and be accompanied with thermal expansion/contraction and cure shrinkage. On the assumption that the macroscopic mechanical behavior of FRP can be represented by the orthotropic version of the model employed for the resin, its DOC-dependent macroscopic viscoelastic properties as well as the macroscopic coefficient of thermal expansions (CTEs) and coefficient of cure shrinkages (CCSs) are identified from the relaxation curves obtained by the NMT results. In addition to this key ingredient, the noteworthy contribution in this study is the introduction of a new configuration of the rheology elements to formulate the macroscopic CTEs and CCSs in both the equilibrium and non-equilibrium parts of the generalized Maxwell model. After some verification analyses for these DOC-dependent material properties, we present a macroscopic analysis followed by a localization analysis for estimating the macro- and microscopic residual deformations and stresses of a laminate subject to curing to exemplify the successful decoupling for two-scale computational homogenization.

    DOI: 10.1016/j.ijsolstr.2019.11.010

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  28. 熱硬化性樹脂の粘弾性と硬化度時間発展の増分型変分法による定式化 査読有り

    山中 耀介, 松原 成志朗, 齋藤 理沙, 森口 周二, 寺田 賢二郎

    日本計算工学会論文集   2020 巻   2020年

  29. 膨潤エラストマーに対するGent-Gent超弾性モデルの有限要素実装 査読有り

    菊池 正太郎, 三好 宏明, 松原 成志朗, 奥村 大

    日本機械学会論文集   86 巻 ( 890 )   2020年

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    担当区分:責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  30. Viscoelastic-viscoplastic combined constitutive model for glassy amorphous polymers under loading/unloading/no-load states 査読有り

    Seishiro Matsubara, Kenjiro Terada, Ryusei Maeda, Takaya Kobayashi, Masanobu Murata, Takuya Sumiyama, Kenji Furuichi, Chisato Nonomura

    Engineering Computations (Swansea, Wales)   37 巻 ( 5 ) 頁: 1703 - 1735   2020年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Engineering Computations (Swansea, Wales)  

    DOI: 10.1108/EC-05-2019-0197

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  31. FE <sup>r</sup> method with surrogate localization model for hyperelastic composite materials 査読有り 国際共著

    R Hatano, S Matsubara, S Moriguchi, K Terada, J Yvonnet

    Advanced Modeling and Simulation in Engineering Sciences   7 巻 ( 1 )   2020年

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    出版者・発行元:Advanced Modeling and Simulation in Engineering Sciences  

    DOI: 10.1186/s40323-020-00175-0

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  32. 微圧縮超弾性体の熱・機械完全連成問題に対する増分型Mean dilatation法 査読有り

    松原成志朗,奥村大,寺田賢二郎

    計算数理工学論文集   20 巻   2020年

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:日本語  

  33. 超弾性複合材料に対するデータ駆動型ミクロ・マクロ連成マルチスケール解析 査読有り

    波多野 僚, 松原 成志朗, 森口 周二, 寺田 賢二郎

    日本計算工学会論文集   2019 巻 ( 0 ) 頁: 20190015 - 20190015   2019年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本計算工学会  

    &lt;p&gt;本研究は,超弾性複合材料に対するデータ駆動型ミクロ・マクロ連成マルチスケール解析手法を提案する.本提案手法におけるオフライン計算プロセスでは,まず十分な数のマクロ変形勾配を入力として,周期的な代表体積要素(ユニットセル)に対する数値材料試験を実施し,ミクロ応力場のデータベースを作成する.そして,得られたミクロ応力場のデータベースに固有直交分解(POD)を適用することで,データベースの主成分と対応する基底ベクトルを抽出する.さらに,オンライン計算プロセスでFE 2 タイプの連成型マルチスケール解析を実現するために,基底ベクトルを線形結合する際の係数を放射基底関数によって内挿補間し,クロスバリデーションとベイズ最適化を活用したL2正規化によって連続関数を平滑化する.このようにして得られた関数は,ミクロ応力場の「データ駆動型関数」と呼ばれ,均質化法の平均化プロセスによってマクロ応力を算出する際に使用可能である.本提案手法の性能は,代表的な数値計算例に対して,直接的にFE 2 を実施した結果と比較することによって例証する.&lt;/p&gt;

  34. A set of constitutive functions for dried body to predict entire deformation process of ceramic products during firing 査読有り

    Seishiro Matsubara, Kenjiro Tarada, Takaya Kobayashi, Toshiyuki Saitou, Manabu Umeda, Yasuko Mihara, Kai Oide, Hiroto Shin, Yasuhiro Katsuda

    ENGINEERING COMPUTATIONS   34 巻 ( 8 ) 頁: 2668 - 2697   2017年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:EMERALD GROUP PUBLISHING LTD  

    Purpose - The purpose of this paper is to propose a set of constitutive functions for dried bodies for accurate prediction of the entire deformation process of ceramic products during firing and to present relevant methods for determining their coefficients from a series of respective thermo-mechanical analysis (TMA) tests.
    Design/methodology/approach - The function forms of the sintering-induced strain rate, viscoplastic multiplier and elastic modulus are formulated in order with reference to empirical data of relative densities. Separate TMA tests are conducted to identify their coefficients, while a stairway thermal cycle test is carried out to identify the parameters in the densification rate. Then, various finite element analyses (FEA) are performed for accuracy confirmation.
    Findings - The performances of the present constitutive functions along with the identified material parameters were validated in comparison with the relevant test results. It has then been confirmed that these functions enable us to some extent to accurately estimate the non-mechanical and mechanical deformations of dried bodies during firing. Also, by performing FEA of an actual sanitary ware product, the applicability and capability of the proposed set of constitutive functions could be demonstrated.
    Practical implications - The present methodology with the proposed constitutive functions is a simple, but reliable and practical approach for simulating the deformation process of arbitrary ceramic products subjected to firing and applicable for practical applications in various engineering fields.
    Originality/value - The constitutive functions of the viscoplastic multiplier and elastic modulus, which enable us to properly characterize the mechanical behavior of dried bodies subjected to firing, are originally formulated in analogy with that of the sintering-induced strain.

    DOI: 10.1108/EC-12-2016-0444

    Web of Science

  35. 板状デバイスの非線形マルチスケール解析に対する数値平板試験 査読有り

    佐藤 維美, 村松 眞由, 松原 成志朗, 西 紳之介, 寺田 賢二郎, 八代 圭司, 川田 達也

    土木学会論文集A2(応用力学)   73 巻 ( 2 ) 頁: I_283 - I_294   2017年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 土木学会  

    本論文では,単一セルが面内に周期的な構造を有する複合板とみなせるような固体酸化物形燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell : SOFC)を対象として,そのミクロ-マクロ連成解析の多段階解析を実現するために,汎用FEMソフトウェアを用いて面内周期的な単一ミクロ構造(面内ユニット構造)に対する数値平板試験を実施する.そして,均質な板としてのマクロ非線形力学挙動を特徴づけたうえで,これと等価なマクロ挙動を表現する面内ユニット構造の代理モデルとして積層板の均質なミクロ構造を設定し,各層の材料特性を同定することで汎用FEMソフトウェアのAbaqus/Standardに実装された連続体ソリッドシェル要素によるマクロ板構造の解析を行い,この積層代理モデルの性能を検証する.

  36. On the treatments of heterogeneities and periodic boundary conditions for isogeometric homogenization analysis 査読有り

    Seishiro Matsubara, Shin-Nosuke Nishi, Kenjiro Terada

    INTERNATIONAL JOURNAL FOR NUMERICAL METHODS IN ENGINEERING   109 巻 ( 11 ) 頁: 1523 - 1548   2017年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:WILEY  

    The treatments of heterogeneities and periodic boundary conditions are explored to properly perform isogeometric analysis (IGA) based on NURBS basis functions in solving homogenization problems for heterogeneous media with omni-directional periodicity and composite plates with in-plane periodicity. Because the treatment of the combination of different materials in IGA models is not trivial especially for periodicity constraints, the first priority is to clearly specify points at issue in the numerical modeling, or equivalently mesh generation, for IG homogenization analysis (IGHA). The most awkward, but important issue is how to generate patches for NURBS representation of the geometry of a rectangular parallelepiped unit cell to realize appropriate deformations in consideration of the convex-hull property of IGA. The issue arises from the introduction of overlapped control points located at angular points in the heterogeneous unit cell, which must satisfy multiple point constraint (MPC) conditions associated with periodic boundary conditions (PBCs). Although two measures may be conceivable, we suggest the use of multiple patches along with double MPC that imposes PBCs and the continuity conditions between different patches simultaneously. Several numerical examples of numerical material and plate tests are presented to demonstrate the validity of the proposed strategy of IG modeling for IGHA. Copyright (C) 2016 John Wiley & Sons, Ltd.

    DOI: 10.1002/nme.5328

    Web of Science

  37. 非均質周期ミクロ構造に対するIsogeometric解析手法 査読有り

    松原 成志朗,寺田 賢二郎,藤井 文夫

    日本計算工学会論文集   2016 巻   2016年

  38. 焼成過程における陶器材料の構成方程式とその関数形の決定方法の提案 査読有り

    松原 成志朗, 齊藤 俊幸, 生出 佳, 進 博人, 梅田 学, 勝田 泰広, 三原 康子, 小林 卓哉, 寺田 賢二郎

    日本機械学会論文集   82 巻 ( 843 )   2016年

  39. 変形勾配の粘塑性・粘弾性乗算分解による熱可塑性樹脂のレオロジー的構成則 査読有り

    松原 成志朗, 寺田 賢二郎

    日本機械学会論文集   82 巻 ( 839 )   2016年

  40. Numerical plate testing for linear two-scale analyses of composite plates with in-plane periodicity 査読有り

    Kenjiro Terada, Norio Hirayama, Koji Yamamoto, Mayu Muramatsu, Seishiro Matsubara, Shin-nosuke Nishi

    INTERNATIONAL JOURNAL FOR NUMERICAL METHODS IN ENGINEERING   105 巻 ( 2 ) 頁: 111 - 137   2016年

  41. 熱可塑性樹脂の発熱現象を考慮した粘弾性・粘塑性複合構成則 査読有り

    松原 成志朗, 寺田 賢二郎

    土木学会論文集A2(応用力学)   71 巻 ( 2 )   2015年

  42. 複合板の線形マルチスケール解析のための数値平板試験 査読有り

    寺田 賢二郎, 平山 紀夫, 山本 晃司, 松原 成志朗

    日本計算工学会論文集   2015 巻   2015年

  43. 弾塑性・クリープ・損傷複合モデルによる繊維強化プラスチックの分離型マルチスケール解析 査読有り

    松原 成志朗, 荒川 裕介, 加藤 準治, 寺田 賢二郎, 京谷 孝史, 上野 雄太, 宮永 直弘, 平山 紀夫, 山本 晃司

    日本計算工学会論文集   2014 巻   2014年

  44. Applicability of micro-macro decoupling scheme to two-scale analysis of fiber-reinforced plastics 査読有り

    Kenjiro Terada, Norio Hirayama, Koji Yamamoto, Junji Kato, Takashi Kyoya, Seishiro Matsubara, Yusuke Arakawa, Yuta Ueno, Naohiro Miyanaga

    ADVANCED COMPOSITE MATERIALS   23 巻 ( 5-6 ) 頁: 421 - 450   2014年

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書籍等出版物 2

  1. Time-Swelling Superposition Principle for the Linear Viscoelastic Properties of Polyacrylamide Hydrogels

    Matsubara S., Takashima A., Nagashima S., Ida S., Tanaka H., Uchida M., Okumura D.

    Advanced Structured Materials  2023年 

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    We study the linear viscoelastic properties of polyacrylamide hydrogels over a wide range of swelling and deswelling states. The experimental data of dynamic moduli demonstrate that deswollen hydrogels exhibit the linear viscoelastic behaviors while swollen hydrogels behave as a purely elastic material. To capture the linear viscoelastic nature of deswollen hydrogels, we advocate the time-swelling superposition principle inspired by the swelling-dependent linear viscoelasticity model. In this principle, the Williams-Landel-Ferry type equation and the scaling law prescribe the horizontal and vertical shift factors as a function of the volume swelling ratio, making it possible to organize the dynamic moduli in the deswelling state. The resulting master curves elucidate that the dynamic moduli have a positive power-law correlation with the angular frequency. In addition, two shift factors reveal that deswelling enhances both frequency sensitivity and elastic property in dynamic moduli. The scaling exponents of the elastic moduli in the deswelling state are, in particular, larger than those in the swelling state, regardless of the contents of monomer and cross-linker. The generalized Maxwell model equipped with identified material parameters quantifies the linear viscoelastic behaviors that depend on frequency and water content.

    DOI: 10.1007/978-3-031-39070-8_12

    Scopus

  2. A viscoelastic-viscoplastic combined constitutive model for thermoplastic resins”, In: E. Oñate, D. Peric, E. de Souza Neto and M. Chiumenti (eds), Advances in Computational Plasticity

    松原成志朗, 寺田賢二郎( 担当: 分担執筆 ,  範囲: pp.243-264)

    Springer International Publishing AG  2018年1月 

講演・口頭発表等 102

  1. Distortional Hardening Material Model for Unidirectioally Reinforced CFRTP Considered from the Results of Numerical Material Testing 国際会議

    Koji Yamamoto, Masato Somemiya, Seishiro Matsubara, Norio Hirayama, Kenjiro Terada

    COMPOSITES2021  2021年9月23日 

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    開催年月日: 2021年9月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  2. 膜基盤構造体の分岐座屈解析に及ぼすヤング率比及び 幾何学的不整量の影響

    菊池 正太郎,松原 成志朗, 永島 壮,奥村 大

    日本機械学会 第 34 回計算力学講演会  2021年9月21日 

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    開催年月日: 2021年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  3. クリース伝播解析に及ぼす欠陥形状と要素分割の影響

    星 亮吾,荻野 敦也,松原 成志朗,永島 壮,奥村 大

    日本機械学会 第 34 回計算力学講演会  2021年9月21日 

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    開催年月日: 2021年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  4. エラストマーの二次元表面不安定解析に及ぼす V 字型ノ ッチの影響

    荻野 敦也,星 亮吾,松原 成志朗,永島 壮,奥村 大

    日本機械学会 第 34 回計算力学講演会  2021年9月21日 

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    開催年月日: 2021年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  5. 非晶性樹脂の変形による自己発熱を考慮した有限要素解析

    松原 成志朗, 奥村 大, 永島 壮, 寺田 賢二郎

    ⽇本機械学会 M&M2021 材料⼒学カンファレンス  2021年9月15日 

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    開催年月日: 2021年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  6. V ノッチ欠陥によって誘起されるクリースの伝播

    星 亮吾, 荻野 敦也, 松原 成志朗, 永島 壮, 奥村 大

    ⽇本機械学会 M&M2021 材料⼒学カンファレンス  2021年9月16日 

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    開催年月日: 2021年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  7. 膜・基盤構造体の表面パターン発達における分岐と変形

    菊池 正太郎, 松原 成志朗, 永島 壮, 奥村 大

    ⽇本機械学会 M&M2021 材料⼒学カンファレンス  2021年9月15日 

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    開催年月日: 2021年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  8. 過渡膨潤状態におけるアクリルアミドハイドロゲルの弾性・粘性特性評価

    高島 晃, 松原 成志朗, 永島 壮, 伊田 翔平, 田中 展, 内田 真, 奥村 大

    ⽇本機械学会 M&M2021 材料⼒学カンファレンス  2021年9月15日 

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    開催年月日: 2021年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  9. ゲル材料の弾性・膨潤特性に及ぼす分子鎖伸び切りの影響

    奥村 大, 古谷 徹朗, 松原 成志朗, 永島 壮

    ⽇本機械学会 M&M2021 材料⼒学カンファレンス  2021年9月15日 

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    開催年月日: 2021年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  10. V 字型ノッチのリンクル・クリース表面不安定解析に及ぼす影響

    荻野 敦也, 星 亮吾, 松原 成志朗, 永島 壮, 奥村 大

    ⽇本機械学会 M&M2021 材料⼒学カンファレンス  2021年9月15日 

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    開催年月日: 2021年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  11. 拡張 Flory-Rehner モデルによるハイドロゲルの膨潤弾性特性評価

    田中 展, 河合 僚太, 松原 成志朗, 伊田 翔平, 内田 真, 奥村 大

    ⽇本機械学会 M&M2021 材料⼒学カンファレンス  2021年9月15日 

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    開催年月日: 2021年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  12. Crack phase-field modeling for ductile fracture coupled with non-local plasticity 国際会議

    J. Han, S. Matsubara, S. Moriguchi, K. Terada

    COMPLAS2021  2021年9月7日 

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    開催年月日: 2021年9月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  13. Fully implicit coupled analysis for finite thermo-viscoelasticity with resin cure: application to multiscale analysis 国際会議

    Y. Yamanaka, S. Matsubara, S. Moriguchi, K. Terada

    COMPLAS2021  2021年9月7日 

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    開催年月日: 2021年9月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  14. Thermo-mechanically coupled analyses for dissipative composites considering transient change of microscopic temperature 国際会議

    S. Matsubara, D. Okumura, K. Terada

    COMPLAS2021  2021年9月8日 

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    開催年月日: 2021年9月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  15. 熱弾性材料に対するマルチスケール熱・機械連成解析

    松原 成志朗,奥村 大,寺田 賢二郎

    第26回計算工学講演会  2021年5月26日 

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    開催年月日: 2021年5月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  16. 増分型変分法による熱硬化性樹脂の有限変形粘弾性と硬化度時間発展の完全陰的熱・機械連成解析手法

    山中 耀介,松原 成志朗,森口 周二,寺田 賢二郎

    第26回計算工学講演会  2021年5月26日 

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    開催年月日: 2021年5月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  17. 膜・基盤構造体の第二分岐座屈に及ぼすヤング率比と初期不整の影響解析

    菊池 正太郎,三好 宏明,松原 成志朗,奥村 大

    第26回計算工学講演会  2021年5月28日 

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    開催年月日: 2021年5月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  18. クリース発生に及ぼすV字型ノッチの影響の有限要素解析

    星 亮吾,三好 宏明,松原 成志朗,奥村 大

    第26回計算工学講演会  2021年5月28日 

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    開催年月日: 2021年5月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  19. ひずみ勾配塑性論に基づくphase-field延性損傷モデル

    韓 霽珂,松原 成志朗,西 紳之介,高田 賢治,村松 眞由,大宮 正毅,小川 賢介,生出 佳,小林 卓哉,村田 真伸,森口 周二,寺田 賢二郎

    第26回計算工学講演会  2021年5月28日 

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    開催年月日: 2021年5月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  20. 非晶性熱可塑性樹脂の熱・機械強連成有限要素解析

    松原成志朗,奥村大

    日本材料学会東海支部 第15 回学術講演会  2021年3月 

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    開催年月日: 2021年3月

  21. 非均質体に対する微視的温度場の過渡現象を考慮した熱・機械連成マルチスケール解析

    松原成志朗,奥村大

    機械学会東海支部第70期講演会  2021年3月 

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    開催年月日: 2021年3月

  22. 非晶性熱可塑性樹脂の負荷速度と温度に依存する力学挙動の予測 招待有り

    松原成志朗

    第39回計算数理工学フォーラム  2021年3月 

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    開催年月日: 2021年3月

  23. ゲル化により誘起される2 層ゲル膜パターンの評価・制御

    赤松直紀、松原成志朗、伊田翔平、田中展、内田真、奥村大

    日本材料学会東海支部 第15 回学術講演会  2021年3月 

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    開催年月日: 2021年3月

  24. リンクル・クリース発展に及ぼす表面欠陥と要素分解能の影響解析

    荻野 敦也,星 亮吾,三好 宏明,松原 成志朗,奥村 大

    機械学会東海支部第70期講演会  2021年3月 

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    開催年月日: 2021年3月

  25. アニオン性アクリルアミドゲルの膨潤・弾性相互作用の評価

    古谷 徹朗,奥村 大,田中 展,松原 成志朗,内田 真,伊田 翔平

    機械学会東海支部第70期講演会  2021年3月 

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    開催年月日: 2021年3月

  26. Thermo-Mechanical Coupled Incremental Variational Framework for Thermosetting Resins in Consideration of Curing Process 国際会議

    Yosuke Yamanaka, Risa Saito, Seishiro Matsubara, Shuji Moriguchi, Kenjiro Terada

    14th World Congress in Computational Mechanics  2021年1月 

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    開催年月日: 2021年1月

  27. TWO-SCALE ANALYSIS OF FIBER REINFORCED PLASTICS SUBJECTED TO CURING IN FINITE STRAIN THERMO-CHEMO-VISCOELASTICITY 国際会議

    Risa Saito, Yosuke Yamanaka, Seishiro Matsubara, Shuji Moriguchi and Kenjiro Terada

    14th World Congress on Computational Mechanics  2021年1月 

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    開催年月日: 2021年1月

  28. Thermo-mechanical coupled two-scale analysis involving microscopic thermal inertia 国際会議

    松原成志朗,奥村大,寺田賢二郎

    The 3rd international conference on computational engineering and science for safety and environmental problems  2020年12月 

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    開催年月日: 2020年12月

  29. 膨潤エラストマー解析に向けたGent-Gent超弾性モデルの有限要素実装

    菊池 正太郎,三好 宏明,松原 成志朗,奥村 大

    CMD2020 計力スクウェア研究報告集  2020年12月 

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    開催年月日: 2020年12月

  30. 擬似非圧縮性材料に対する完全陰的熱・機械強連成解析手法の開発

    松原成志朗,奥村大

    CMD2020 計力スクウェア研究報告集  2020年12月 

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    開催年月日: 2020年12月

  31. 微圧縮超弾性体の熱・機械完全連成問題に対する増分型Mean dilatation法

    松原成志朗,奥村大,寺田賢二郎

    JASCOME Symposium 2020  2020年12月 

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    開催年月日: 2020年12月

  32. Buckling and post-buckling analysis in surface pattern evolution from hexagonal dimples on a gel film bonded on a soft substrate 国際会議

    三好宏明,松原成志朗、奥村大

    The 3rd international conference on computational engineering and science for safety and environmental problems  2020年12月 

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    開催年月日: 2020年12月

  33. A phase-field approach for ductile fracture coupled with variational gradient plasticity at finite strains 国際会議

    Jike Han, Seishiro Matsubara, Shuji Moriguchi, Kenjiro Terada

    The 3rd international conference on computational engineering and science for safety and environmental problems  2020年12月 

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    開催年月日: 2020年12月

  34. Thermomechanical coupled analysis of thermoset resin by means of incremental variational method 国際会議

    Yosuke Yamanaka, Seishiro Matsubara, Shuji Moriguchi, Kenjiro Terada

    The 3rd international conference on computational engineering and science for safety and environmental problems  2020年12月 

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    開催年月日: 2020年12月

  35. Finite Element Implementation of Gent-Gent Hyperelastic Model for Swollen Elastomers, and Verifications 国際会議

    菊池正太郎、三好宏明、松原成志朗、奥村大

    The 3rd international conference on computational engineering and science for safety and environmental problems  2020年12月 

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    開催年月日: 2020年12月

  36. Finite element analysis of influential factors in a three dimensional structure assembled from a gel film 国際会議

    星 亮吾、三好 宏明、松原成志朗、奥村 大

    The 3rd international conference on computational engineering and science for safety and environmental problems  2020年12月 

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    開催年月日: 2020年12月

  37. A thermo-mechanically coupled variational update for glassy amorphous polymers in consideration of the effect of mechanical entropy change 国際会議

    S. Matsubara D. Okumura K. Terada

    IMECE2020 virtual conference  2020年11月 

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    開催年月日: 2020年11月

  38. 微視的非定常性を考慮した複合材料のマルチスケール熱伝導解析

    松原成志朗,寺田賢二郎

    日本機械学会2020年度年次大会  2020年9月 

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    開催年月日: 2020年9月

  39. アクリルアミドハイドロゲルの粘弾性特性に及ぼす含水量の影響

    高島晃、松原成志朗、伊田翔平、田中展、内田真、奥村大

    日本機械学会2020年度年次大会  2020年9月 

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    開催年月日: 2020年9月

  40. ガラス基盤上のアニオン性アクリルアミドゲル膜の立体構造構築における影響因子解析

    河合遼太、松原成志朗、伊田翔平、田中展、内田真、奥村大

    日本機械学会2020年度年次大会  2020年9月 

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    開催年月日: 2020年9月

  41. ゲル膜立体化の有限要素影響因子解析

    星 亮吾、三好 宏明、松原成志朗、奥村 大

    日本機械学会2020年度年次大会  2020年9月 

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    開催年月日: 2020年9月

  42. 膨潤エラストマー解析のための Gent-Gent モデルの有限要素実装

    菊池正太郎、三好宏明、松原成志朗、奥村大

    日本機械学会2020年度年次大会  2020年9月 

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    開催年月日: 2020年9月

  43. 硬質ゲル膜のパターン発展分岐座屈解析

    三好宏明,松原成志朗、奥村大

    日本機械学会2020年度年次大会  2020年9月 

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    開催年月日: 2020年9月

  44. Cam-clay modelを用いた有限変形解析における体積ロッキング現象の回避に関する検討

    窪田 友也、山田 正太郎、京谷 孝史、松原 成志朗

    第25回計算工学講演会  2020年6月 

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    開催年月日: 2020年6月

  45. 増分型変分法による硬化プロセスを考慮した熱硬化性樹脂の熱・機械連成解析手法

    山中 耀介、斎藤 理沙、松原 成志朗、森口 周二、寺田 賢二郎

    第25回計算工学講演会  2020年6月 

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    開催年月日: 2020年6月

  46. 熱注入によるゴムの損傷回復現象の数値シミュレーション

    野崎 陽明、山田 正太郎、松原 成志朗、京谷 孝史、尾崎 伸吾

    第25回計算工学講演会  2020年6月 

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    開催年月日: 2020年6月

  47. 時間依存性摩擦モデルの陰的接触力更新アルゴリズムの構築とスティックスリップ現象の再現

    岡部 開、山田 正太郎、尾崎 伸吾、京谷 孝史、松原 成志朗

    第25回計算工学講演会  2020年6月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2020年6月

  48. 亜弾性構成則に基づくCam-clay modelの陰的応力更新アルゴリズムの構築

    小松龍ノ介,山田正太郎,京谷孝史,松原成志朗,劉暁東

    土木学会東北支部 技術研究発表会  2020年3月 

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    開催年月日: 2020年3月

  49. 変形勾配の弾塑性乗算分解に基づく有限変形解析コードの開発とその精度検証

    窪田友也,京谷孝史,山田正太郎,松原成志朗

    土木学会東北支部 技術研究発表会  2020年3月 

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    開催年月日: 2020年3月

  50. 熱注入によるゴムの損傷回復現象の数値シミュレーション

    野崎陽明,山田正太郎,京谷孝史,松原成志朗

    土木学会東北支部 技術研究発表会  2020年3月 

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    開催年月日: 2020年3月

  51. 数値材料試験による一方向CFRTPの異方性粘塑性材料定数の同定

    鷹見凌, 平山紀夫, 田口尚輝, 山本晃司, 松原成志朗, 寺田賢二郎

    第11回 日本複合材料会議  2020年3月 

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    開催年月日: 2020年3月

  52. 弾塑性摩擦モデルの陰的摩擦力更新アルゴリズムの構築とスティックスリッ プ現象の再現

    岡部 開,山田正太郎,京谷孝史,松原成志朗

    土木学会東北支部 技術研究発表会  2020年3月 

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    開催年月日: 2020年3月

  53. 異方性粘弾性・粘塑性・損傷複合構成則を用いたFRTPの非線形挙動の予測

    田口尚輝, 平山紀夫, 染宮聖人, 松原成志朗, 山本晃司, 寺田賢二郎

    第11回 日本複合材料会議  2020年3月 

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    開催年月日: 2020年3月

  54. A method of two-scale analysis for curing process of fiber reinforced plastics with micro-macro decoupling scheme 国際会議

    Risa Saito, Yuya Yamaguchi, Seishiro Matsubara, Shuji Moriguchi and Kenjiro Terada

    the Asian Pacific Congress on Computational Mechanics 2019  2019年12月 

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    開催年月日: 2019年12月

  55. Thermo-mechanical coupled Gradient-enhanced Two-scale Variational updates for Thermo-hyperelastic Composites 国際会議

    Seishiro Matsubara and Kenjiro Terada

    the Asian Pacific Congress on Computational Mechanics 2019  2019年12月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2019年12月

  56. a dimensionality reduction method for micro-macro coupling two-scale analysis 国際会議

    Ryo Hatano, Seishiro Matsubara, Kenta Tozato, Yu Otake, Shuji Moriguchi and Kenjiro Terada

    the Asian Pacific Congress on Computational Mechanics 2019  2019年12月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2019年12月

  57. Numerical Simulation of Swelling Behavior of Rockmass by Using a Modified Cam-Clay Based Model 国際会議

    Hayato Yamamoto, Takashi Kyoya, Shotaro Yamada and Seishiro Matsubara

    the Asian Pacific Congress on Computational Mechanics 2019  2019年12月 

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    開催年月日: 2019年12月

  58. The factorial analysis for the creation of deformed ground strata by employing the viscoelastic-viscoplastic combined model 国際会議

    Shuta kanazawa, Seishiro Matsubara, Shotaro Yamada and Takashi Kyoya

    the Asian Pacific Congress on Computational Mechanics 2019  2019年12月 

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    開催年月日: 2019年12月

  59. A variational framework for thermo-mechanical coupled two-scale boundary value problems

    S. Matsubara, K. Terada

    XV International Conference on Computational Plasticity. Fundamentals and Applications  2019年9月 

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    開催年月日: 2019年9月

  60. A variational framework for two-scale thermo-mechanical coupled problems

    K. Terada, S. Matsubara

    The 15th U.S. National Congress on Computational Mechanics  2019年7月 

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    開催年月日: 2019年7月

  61. 2変数境界値問題に対する増分エネルギー汎関数の最小化アプローチ

    松原成志朗, 寺田賢二郎

    第24回計算工学講演会  2019年5月 

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    開催年月日: 2019年5月

  62. モデル次元縮約による非線形マルチスケール解析

    波多野僚, 寺田賢二郎, 森口周二, 松原成志朗, 外里健太

    第24回計算工学講演会  2019年5月 

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    開催年月日: 2019年5月

  63. 粘弾性・粘塑性・損傷複合モデルによる熱可塑性樹脂の非線形挙動の再現と評価

    田口尚輝, 平山紀夫, 松原成志朗, 山本晃司, 寺田賢二郎

    第24回計算工学講演会  2019年5月 

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    開催年月日: 2019年5月

  64. 粘弾性・粘塑性モデル解析による変状地層形成の要因分析

    金澤秀太, 京谷孝史, 松原成志朗

    平成30年度土木学会東北支部技術研究発表会  2019年3月 

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    開催年月日: 2019年3月

  65. 膨潤性地山中のトンネルに対する修正Cam-Clayモデルによる安定解析

    山本颯人, 京谷孝史, 松原成志朗

    平成30年度土木学会東北支部技術研究発表会  2019年3月 

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    開催年月日: 2019年3月

  66. 一般化収束論に基づく非定常熱伝導・固体力学連成マルチスケール解析

    松原成志朗, 寺田賢二郎

    日本機械学会第31回計算力学講演会  2018年11月 

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    開催年月日: 2018年11月

  67. Space-time characterization of macroscopic thermo-mechanical behavior reflecting microscopic unsteady heat conduction 国際会議

    Seishiro MATSUBARA, Kenjiro TERADA

    The 13th World Congress on Computational Mechanics  2018年7月 

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    開催年月日: 2018年7月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  68. ミクロ構造内の非定常熱伝導を考慮した熱・機械連成マルチスケール解析手法

    松原成志朗, 寺田賢二郎

    第23回計算工学講演会  2018年6月 

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    開催年月日: 2018年6月

  69. FRTPの自己発熱による巨視的温度場の非定常性を考慮した構造解析手法

    波多野僚, 松原成志朗, 寺田賢二郎, 森口周二

    第23回計算工学講演会  2018年6月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2018年6月

  70. Thermomechanical computational homogenization for FRTP 国際会議

    K. Terada, S. Matsubara, M. Kishi, M. Muramatsu

    The 2nd International Conference on Computational Engineering and Science for Safety and Environmental Problems  2017年10月 

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    開催年月日: 2017年10月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  71. Two-scale characterization of fiber-reinforced polymers with self-heating effect 国際会議

    K. Terada, S. Matsubara, M. Kishi, M. Muramatsu

    XIV International Conference on Computational Plasticity. Fundamentals and Applications  2017年9月 

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    開催年月日: 2017年9月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  72. Two-scale incremental variational formulation for thermo-mechanical coupled analyses of fiber reinforced thermoplastics 国際会議

    Seishiro MATSUBARA, Kenjiro TERADA

    XIV International Conference on Computational Plasticity. Fundamentals and Applications  2017年9月 

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    開催年月日: 2017年9月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  73. 増分ポテンシャル法による熱可塑性樹脂の熱・機械強連成解析

    松原成志朗, 寺田賢二郎

    第22回計算工学講演会  2017年5月 

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    開催年月日: 2017年5月

  74. 板状デバイスの非線形マルチスケール解析を想定した数値平板試験

    佐藤維美, 村松眞由, 松原成志朗, 西紳之介, 寺田賢二郎, 八代圭司, 川田達也

    第20回応用力学シンポジウム  2017年5月 

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    開催年月日: 2017年5月

  75. 板状デバイスの非弾性マルチスケール解析のための数値平板試験

    佐藤維美, 村松眞由, 松原成志朗, 西紳之介, 寺田賢二郎, 川田達也

    第22回計算工学講演会  2017年5月 

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    開催年月日: 2017年5月

  76. 粘弾性・粘塑性複合構成則の開発を目的とした熱可塑性樹脂の材料試験

    前田隆世, 小林卓哉, 住山琢哉, 古市謙次, 野々村千里, 村田真伸, 西脇武志, 松原成志朗, 寺田賢二郎

    第22回計算工学講演会  2017年5月 

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    開催年月日: 2017年5月

  77. ゴムの有限変形粘弾性・損傷モデルによるカーボンフィラーの影響評価

    岸正泰, 松原成志朗, 村松眞由, 寺田賢二郎

    第22回計算工学講演会  2017年5月 

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    開催年月日: 2017年5月

  78. 粘弾性・粘塑性複合構成則による熱可塑性樹脂のガラス-ゴム包括力学特性評価

    松原成志朗, 寺田賢二郎, 住山琢哉, 古市謙次, 野々村千里, 前田隆世, 小林卓哉, 村田真伸, 西脇武志

    第22回計算工学講演会  2017年5月 

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    開催年月日: 2017年5月

  79. Fully coupled thermomechanical analysis for microstructures of fiber-reinforced thermoplastics 国際会議

    S. Matsubara and K. Terada

    Special Workshop Multiscale Modeling of Heterogeneous Structures  2016年9月 

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    開催年月日: 2016年9月

  80. A new rheology-based constitutive model representing glassy and rubbery states of thermoplastic resin 国際会議

    S. Matsubara and K. Terada

    The 12th World Congress on Computational Mechanics  2016年7月 

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    開催年月日: 2016年7月

  81. Investigation of self-heating effect in fiber-reinforced thermoplastic resin by numerical material testing 国際会議

    K. Terada and S. Matsubara

    European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering  2016年6月 

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    開催年月日: 2016年6月

  82. ガラス・ゴム領域における非晶性樹脂のレオロジーモデルに基づく材料構成則

    松原成志朗, 寺田賢二郎, 西脇武志, 住山琢哉, 古市謙次, 野々村千里, 生出佳, 小林卓哉

    第21回計算工学講演会  2016年6月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2016年6月

  83. 有限要素法を用いた陶磁器の焼成変形予測

    齋藤俊幸, 進博人, 勝田泰広, 梅田学, 生出佳, 三原康子, 寺田賢二郎, 松原成志朗

    第21回計算工学講演会  2016年6月 

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    開催年月日: 2016年6月

  84. 熱可塑性樹脂およびゴム製緩衝材のエネルギー吸収性能評価

    岸正泰, 松原成志朗, 村松眞由, 寺田賢二郎

    第21回計算工学講演会  2016年6月 

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    開催年月日: 2016年6月

  85. A viscoelastic-viscoplastic combined model for thermoplastic resins 国際会議

    K. Terada and S. Matsubara

    From Creep Damage Mechanics to Homogenization Methods: In honor of Professor Nobutada Ohno  2016年1月 

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    開催年月日: 2016年1月

  86. Nonlinear homogenization with numerical material/plate testing 国際会議

    K. Terada, S. Matsubara and S. Nishi

    Japan-Spain Workshop on Computational Mechanics 2015  2015年10月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2015年10月

  87. 熱可塑性樹脂の有限ひずみ非弾性構成モデルと熱伝導との連成解析

    松原成志朗, 寺田賢二郎

    日本機械学会第28回計算力学講演会  2015年10月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2015年10月

  88. 有限要素法を用いた陶磁器の乾燥変形予測

    齋藤俊幸, 寺田賢二郎, 松原成志朗, 進博人, 勝田泰広, 梅田学, 三原康子, 生出佳

    日本機械学会第28回計算力学講演会  2015年10月 

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    開催年月日: 2015年10月

  89. Numerical material and plate tests: advantages and challenges 国際会議

    K. Terada, S. Matsubara and S. Nishi

    XIII International Conference on Computational Plasticity. Fundamentals and Applications  2015年9月 

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    開催年月日: 2015年9月

  90. 熱可塑性樹脂の有限ひずみ粘弾性・粘塑性・損傷構成則の構築

    松原成志朗, 寺田賢二郎

    日本機械学会材料力学部門若手シンポジウム2015  2015年8月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2015年8月

  91. Numerical material testing for FRP with a finite strain viscoelastic-viscoplastic model 国際会議

    S. Matsubara and K. Terada

    The 13th U.S. National Congress on Computational Mechanics  2015年7月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2015年7月

  92. 熱可塑性樹脂の自己発熱現象を考慮した有限ひずみ粘弾性・粘塑性モデル

    松原成志朗, 高瀬慎介, 森口周二, 寺田賢二郎

    第20回計算工学講演会  2015年6月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2015年6月

  93. 熱可塑性樹脂の発熱現象を考慮した粘弾性・粘塑性複合構成則

    松原成志朗, 寺田賢二郎

    第18回応用力学シンポジウム  2015年5月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2015年5月

  94. Two-scale analysis of composite plates with in-plane periodic heterogeneities 国際会議

    K. Terada, S. Matsubara and N. Hirayama

    1st. Pan-American Congress on Computational Mechanics  2015年4月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2015年4月

  95. Numerical plate testing for composite plates 国際会議

    K. Terada, N. Hirayama, K. Yamamoto and S. Matsubara

    EUROMECH Colloquium 559 “Multi-scale computational methods for bridging scales in materials and structures”  2015年2月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2015年2月

  96. A method of two-scale analyses for heterogeneous plates and shells 国際会議

    S. Matsubara, K. Terada, J. Kato, T. Kyoya, S. Moriguchi, S. Takase, F. Fujii, N. Hirayama and I. Temizer

    he 11th World Congress on Computational Mechanics  2014年7月 

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    開催年月日: 2014年7月

  97. 非均質膜構造に対するマルチスケールアイソジオメトリック解析手法の提案

    松原成志朗, 寺田賢二郎, 加藤準冶, 京谷孝史, 森口周二, 高瀬慎介, 藤井文夫, Ilker Temizer, 平山紀夫

    第19回計算工学講演会  2014年6月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2014年6月

  98. 複合板の非線形マルチスケール解析

    松原成志朗, 青葉勇樹, 高瀬慎介, 寺田賢二郎, 加藤準治, 京谷孝史, 森口周二, 平山紀夫

    第17回応用力学シンポジウム  2014年5月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2014年5月

  99. Multi-scale iso-geometric analyses for heterogeneous membranes 国際会議

    S. Matsubara, K. Terada, J. Kato, T. Kyoya, S. Moriguchi, S. Takase, F. Fujii, N. Hirayama and I. Temizer

    Computational Engineering and Science for Safety and Environmental Problems  2014年4月 

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    開催年月日: 2014年4月

  100. 数値材料試験による一方向CFRTPの異方性粘塑性材料定数の同定

    鷹見凌, 平山紀夫, 田口尚輝, 山本晃司, 松原成志朗, 寺田賢二郎

    第11回 日本複合材料会議 (JCCM-11)  2020年3月18日 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  101. 現場重合型熱可塑性エポキシ樹脂の非線形力学挙動の推定

    染宮聖人,平山紀夫,山本晃司,松原成志朗,寺田賢二郎

    プラスチック成形加工学会 第28回成形加工シンポジア‘20 F-205  2020年12月2日 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  102. 異方性粘弾性・粘塑性・損傷複合構成則を用いたFRTPの非線形挙動の予測

    田口尚輝, 平山紀夫, 染宮聖人, 松原成志朗, 山本晃司, 寺田賢二郎

    第11回 日本複合材料会議 (JCCM-11)  2020年3月18日 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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科研費 6

  1. 軟質複合板・シェル構造の高次幾何パターン変態機構解明に向けた大変形計算均質化法

    研究課題/研究課題番号:22K14142  2022年4月 - 2025年3月

    科学研究費助成事業  若手研究

    松原 成志朗

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:4550000円 ( 直接経費:3500000円 、 間接経費:1050000円 )

    本研究では,動植物の生体器官で観察される軟質な微細組織が面的に広がる複合板・シェル構造について,ミクロ構造単位の3次元大変形挙動とマクロ板・シェル構造の大変形板特性の評価が可能な大変形計算均質化法を確立し,関連するIsogeometric解析手法やデータ駆動型解析手法を開発して力学挙動の高精度かつ効率的な数値的予測評価が可能なマルチスケール解析手法を確立する.そして,本手法を生体器官の分岐座屈問題に展開することで,それらの固体力学的な形態形成機構を解明する.
    今年度は,当該研究の基軸となるIsogeometric解析手法に関して方法論の構築,およびプログラムの整備を行った.具体的には,(a)非圧縮・微圧縮性固体の応力・変形解析をロバストかつ精確に実施するためのB-spline基底関数を用いた再分割安定化法の構築と実装,および(b)軟質固体の高次幾何パターン変態機構を予測するためのIsogeometric解析手法に基づく分岐座屈解析法の実装に取り組んだ.
    (a)は,非圧縮・微圧縮性による数値計算の不安定性を解消するために,B-spline基底関数の再分割特性を活かし,解析モデルのメッシュや補間関数の次数を自由度ごとに変える方法である.本安定化法は,数値計算の数学的な安定性条件を満足し,実際に例題を通して,非圧縮・微圧縮性固体の応力・変形解析がロバストに実施可能であることを確認した.本手法によって当該研究に関係する軟質・生体材料のリアリスティックな材料挙動を考慮した応力・変形挙動の予測が可能になったといえる.現状,熱・機械連成問題への拡張も終えており,本成果は今年度に論文として国際誌へ投稿する予定である.
    一方,(b)では,硬質膜と軟質基盤からなる系を対象とし,圧縮負荷に対して誘起されるリンクルパターンを予測するためのIsogeometric分岐座屈解析法を実装した.本研究ではケーススタディを実施し,基底関数の高次化によって有限要素法よりも少ないメッシュ数で効率的に高精度な解を得ることができることを示した.得られた成果は,今年度に論文として国内誌に投稿する予定である.
    Isogeometric解析手法の整備については概ね順調に進行しており,成果も出てきている.一方で,大変形板・シェル均質化法の理論構築については,高次変形モードの扱いに未だ不透明な点が多く,進捗はやや遅れている.
    当該研究は大変形板・シェル均質化法の理論確立によって達成されるため,本年度は本手法の確立に最大限エフォートを割く予定である.また,研究効率化のために本手法を検証するための参照解は,汎用CAEソフトウェアを使用して計算する.

  2. 熱注入による免震ゴム支承の潜在的自己治癒能力の解放

    研究課題/研究課題番号:20K21028  2020年7月 - 2023年3月

    科学研究費助成事業  挑戦的研究(萌芽)

    山田 正太郎, 京谷 孝史, 松原 成志朗

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    担当区分:研究分担者  資金種別:競争的資金

    直接経費:100000円 )

    地震履歴により免震ゴムは損傷を受け,揺れの減衰能力が低下する.一方,ゴム材料は潜在的に自己治癒能力を有しており,その能力は熱を与えることで引き出すことができる.当研究はビルの廃熱などを利用してゴムの自己治癒能力を積極的に引き出す仕組みを新たに構築することを目的とする.また,その一環として,自己治癒能力を利用したゴムの損傷回復が構造物の免震機構に与える効果を定量的に評価するために,損傷回復効果を再現可能な数理モデルを構築し,実験を通してその妥当性を評価する.
    ゴムは載荷履歴を受けるとMullins効果と称される内部損傷に起因する履歴挙動を呈する.ゴムは自己治癒能力を有し,受けた損傷は時間とともに緩やかに回復し得る.このゴムの損傷回復現象は外部から熱を注入することによって回復を早めることができる.本研究では,このような一連の現象を記述可能な数理モデルを構築した.また,構造物の免振ゴム支承が地震の際に損傷を受けた後,その損傷を回復させることで免震機能が回復されることを数値解析によって例証した.
    構造物の免震ゴム支承は地震履歴を受けることで内部損傷を生じる.ゴムは潜在的な自己治癒能力を有し,受けた損傷は時間とともに緩やかに回復し得るが,外部から熱を注入することによって損傷回復を早めることが可能である.大きな構造物になるほど,免振ゴム支承の取り換え費用は高額になるため,外部から熱を注入することで損傷回復を早めることができるのであれば,大変有意義である.本研究では損傷回復をシミュレーション可能な数値モデルを構築し,このような方法が効果を発揮し得ることを示した.

  3. 次世代の材料設計を見据えた熱・機械強連成勾配型次数低減マルチスケール解析の実現

    研究課題/研究課題番号:20K14603  2020年4月 - 2022年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究  若手研究

    松原 成志朗

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:4160000円 ( 直接経費:3200000円 、 間接経費:960000円 )

    加熱を受けたり,外的負荷による非弾性変形で発熱した複合材料は,微視的に非定常な温度・変形場の相互連成挙動が生じており,それは微視構造の寸法に依存する.そこで本研究では,このような寸法依存性を有する微視的非定常性を考慮した均質化理論と関係するマルチスケール解析手法の開発を行う.ところが,このようなマルチスケール・マルチフィジックス解析の実施には莫大な計算コストを要すると考えられるため,さらに本研究では,ニューラルネットワークなどの機械学習を駆使した次数低減マルチスケール解析手法を開発する.

  4. 時空間マルチスケール解析理論による温度・変形場のミクロ・マクロ非定常性の連関

    研究課題/研究課題番号:19K21062  2019年4月 - 2020年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 研究活動スタート支援  研究活動スタート支援

    松原 成志朗

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:2730000円 ( 直接経費:2100000円 、 間接経費:630000円 )

    本研究は,非均質体の微視構造内において,自己発熱や材料特性の温度依存性に起因して発現する温度と変形場の非定常な相互作用が反映された巨視的な物性を予測するための均質化法に基づく時空間マルチスケール解析理論および関連する数値計算手法を構築する.特に,これまで未着手であった時間スケールの分離を実現することにより,微視構造にて現れる高次の非定常性を十分に考慮しながら,効率的に両スケールの現象を予測することが可能な手法を開発する.
    本研究では,外的負荷を受ける繊維強化熱可塑性樹脂(FRTP)を対象として,ミクロ構造内におけるミクロ変形場とミクロ温度場の非定常性を考慮した熱・機械強連成マルチスケール解析手法(時空間マルチスケール解析手法)を構築した.そして,いくつかの解析例題を通して擾乱温度場がミクロ温度場の非定常性に関係し,それがユニットセルのサイズを伴ってマクロな非定常性に影響を与えることを例証した.
    本手法によってはじめて複合材料のミクロ構造に内在するミクロな非定常性を考慮したマクロ構造の熱・機械連成挙動を評価することが可能となった.また,本手法は熱力学,および変分理論に完全に整合した論理体系を有する.このため,固体力学と非定常拡散の連成問題はもちろんのこと,化学反応を考慮したより一般性のあるマルチフィジックス問題への拡張も可能となる.さらに,フェーズフィールド法との親和性も高く,界面移動なども考慮したマルチフィジックス問題にも拡張が可能であると考えられる.したがって,本研究成果は,次世代のマルチスケール・マルチフィジックス計算力学の新基軸となるポテンシャルを有していると主張できる.

  5. 膨潤性岩盤を対象としたマルチスケール・マルチフィジックス岩盤力学の展開

    研究課題/研究課題番号:16H02361  2016年4月 - 2020年3月

    京谷 孝史

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    担当区分:研究分担者 

    スメクタイトの膨潤による地中構造物の経年劣化問題の解決のため,岩盤の膨潤挙動に対するマルチフィジックス・マルチスケール岩盤力学解析モデルを開発した.まず,モンモリロナイト試薬を用いた膨潤実験を実施して,スメクタイトの吸水膨潤挙動を記述する熱力学モデルを定式化した.一方で,修正カムクレイモデルを基礎に強度と剛性が低下する岩盤の力学挙動を扱う数理モデルを定式化し,それに熱力学的膨潤モデルを組み込んで岩盤の膨潤に伴う劣化を表現するマルチスケール・マルチフィジックス解析モデルを開発した.検証例題として膨潤性岩盤に構築されたトンネルの応力変形照査解析を実施し,提案理論の有効性および発展性を確認した.
    近年,建設から数十年経つトンネル等の地下構造物が,岩盤の膨潤によって損傷し,その機能が著しく劣化する事象が多数生起しており,道路や橋梁などと共に社会基盤施設の健全な維持管理の大きな問題の一つとして顕現している.本研究は,そうした維持管理技術の高度化に資する点に社会的意義がある.また,本研究はスメクタイトの化学的な吸水膨潤挙動に対する熱力学モデルの定式化と,岩盤の材料劣化にともなう剛性と強度の低下を表現できる数値解解析モデルを融合させたマルチスケール・マルチフィジックス岩盤解析モデルの開発を通して,岩盤の力学挙動を扱うための新しいアプローチ手法の確立に取り組んだ点に学術的意義がある.

  6. 災害リスク評価のためのマルチステージ破壊シミュレーション手法の開発

    研究課題/研究課題番号:16H02137  2016年4月 - 2019年3月

    寺田 賢二郎

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    担当区分:研究分担者 

    本研究では、脆性材料により構成される構造物の崩壊現象の再現を意図して、連続体の変形と剛体運動を分離した共回転定式化を、mid-pointアルゴリズムおよびenergy-momentum法を用いて動的問題へと発展させた。さらにはpenalty法による要素の結合・分離により破壊現象を表現し、augmented Lagrange法を用いて接触現象を考慮したマルチステージ破壊シミュレーション手法を構築した。数値解析により提案手法の妥当性を例示した。
    大きな負荷履歴に起因する剛性・強度などの材料劣化、発災時のひび割れ生成と成長、応力伝達メカニズムの変化を経て部分的平衡から構造物の大変位・大回転運動が発展し、全体的な崩壊に至る過程をシームレスに数値シミュレーションにより再現するには、解決すべき多くの理論的および技術的課題があり、世界的にみても未だ決定的な手法が確立されていない。また、成果物として得られた破壊のシミュレーション手法は健全な構造物が崩壊していく過程を連続的に再現できる、世界的にも比例ないものである。

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産業財産権 1

  1. 衛生陶器の製造時の変形予測方法

    斉藤 俊幸, 進 博人, 梅田 学, 勝田 泰広, 松原 成志朗, 寺田 賢二郎, 生出 佳, 三原 康子, 小林 卓哉

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    出願人:株式会社LIXIL

    出願番号:特願2016-073726  出願日:2016年3月

    公開番号:特開2017-186178  公開日:2017年10月

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