研究者詳細

顔写真

マツバラ　セイシロウ
松原　成志朗
Seishiro Matsubara
所属
大学院工学研究科　土木工学専攻　基盤構造材料学講座（先進計算力学分野）
職名
准教授
学位

  • 博士（工学）（東北大学）

  • 修士（工学）（東北大学）

経歴 3

  • 2025年4月 ～ 継続中
    東北大学　工学研究科土木工学専攻　准教授

  • 2020年4月 ～ 2025年3月
    名古屋大学　工学研究科機械システム工学専攻　助教

  • 2018年4月 ～ 2020年3月
    東北大学大学院　工学研究科土木工学専攻　助教

学歴 3

  • 東北大学大学院　工学研究科　土木工学専攻

    2015年4月 ～ 2018年3月

  • 東北大学大学院　工学研究科　土木工学専攻

    2013年4月 ～ 2015年3月

  • 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 5

  • 土木学会

  • 日本材料学会

  • 日本計算数理工学会

  • 日本機械学会

  • 日本計算工学会

研究キーワード 6

  • 材料力学

  • 繊維強化複合材料

  • 高分子材料

  • 熱力学

  • 連続体力学

  • 計算力学

研究分野 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 /

  • 情報通信 / 計算科学 / 計算力学

受賞 8

  1. 第73 期日本機械学会東海支部総会・講演会 ベストプレゼンテーション賞

    2024年3月　日本機械学会

  2. 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

  3. 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

  4. 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

  5. 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

  6. 平成30年度日本機械学会賞（論文）

    2019年4月　日本機械学会

  7. 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

  8. 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 46

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

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

    INTERNATIONAL JOURNAL OF SOLIDS AND STRUCTURES　288　2024年2月1日

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

    DOI： 10.1016/j.ijsolstr.2023.112610 　

    ISSN：0020-7683

    eISSN：1879-2146

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    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.

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

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

    COMPUTER METHODS IN APPLIED MECHANICS AND ENGINEERING　415　2023年10月1日

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

    DOI： 10.1016/j.cma.2023.116282 　

    ISSN：0045-7825

    eISSN：1879-2138

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    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.

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

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

    ADVANCED MATERIALS INTERFACES　10　(14)　2023年5月

    出版者・発行元： Advanced Materials Interfaces

    DOI： 10.1002/admi.202300039 　

    ISSN：2196-7350

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    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.

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

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

    INTERNATIONAL JOURNAL OF SOLIDS AND STRUCTURES　268　2023年4月15日

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

    DOI： 10.1016/j.ijsolstr.2023.112161 　

    ISSN：0020-7683

    eISSN：1879-2146

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    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.

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

    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　(2)　183-208　2023年4月

    出版者・発行元： International Journal of Fracture

    DOI： 10.1007/s10704-022-00681-9 　

    ISSN：0376-9429

    eISSN：1573-2673

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    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.

  6. Self-Wrinkling in Polyacrylamide Hydrogel Bilayers 査読有り

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

    LANGMUIR　39　(11)　3942-3950　2023年3月21日

    出版者・発行元： Langmuir

    DOI： 10.1021/acs.langmuir.2c03264 　

    ISSN：0743-7463

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    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.

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

    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　380　192-198　2023年

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

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

    INTERNATIONAL JOURNAL FOR NUMERICAL METHODS IN ENGINEERING　123　(23)　5779-5800　2022年12月15日

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

    DOI： 10.1002/nme.7088 　

    ISSN：0029-5981

    eISSN：1097-0207

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    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.

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

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

    COMPUTER METHODS IN APPLIED MECHANICS AND ENGINEERING　400　2022年10月1日

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

    DOI： 10.1016/j.cma.2022.115577 　

    ISSN：0045-7825

    eISSN：1879-2138

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    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.

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

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

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

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

    DOI： 10.1016/j.jmps.2021.104757 　

    ISSN：0022-5096

    eISSN：1873-4782

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    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.

  11. Crease instability in Gent-Gent hyperelastic materials 査読有り

    Seishiro Matsubara, Keijiro Kobayashi, Tatsuya Ishida, So Nagashima, Dai Okumura

    International Journal of Mechanical Sciences　280　2024年10月15日

    DOI： 10.1016/j.ijmecsci.2024.109549 　

    ISSN：0020-7403

  12. Deformation in the wrinkle–crease transformation 査読有り

    Tatsuya Ishida, Seishiro Matsubara, So Nagashima, Dai Okumura

    International Journal of Solids and Structures　298　2024年7月15日

    DOI： 10.1016/j.ijsolstr.2024.112876 　

    ISSN：0020-7683

  13. 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　(17-231124)　2023年11月

  14. 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　(20-231124)　2023年11月

  15. 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　(19-231124)　2023年11月

  16. 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 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　(913)　22-00178　2022年8月

  17. 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　(1)　32-39　2022年6月

  18. 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　(13-221216)　2022年

  19. 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　(3)　96-108　2022年

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

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

    Computational Mechanics　2021年9月23日

    出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1007/s00466-021-02087-1 　

    ISSN：0178-7675

    eISSN：1432-0924

  21. 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　2021　20210014-20210014　2021年8月

    出版者・発行元： 一般社団法人 日本計算工学会

    DOI： 10.11421/jsces.2021.20210014 　

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    <p>本研究では，弾塑性材料の破壊挙動の現象論的理解に基づく新たな低減破壊エネルギーを導入したphase-field延性損傷モデルを提案する．提案モデルの自由エネルギーは弾性・塑性・損傷の3成分の和として構成され，支配方程式は連続体熱力学理論に基づくローカル・グローバルエネルギー最適化問題の停留条件として導出される．その際，塑性変形及び負の静水圧によって起こされる微小欠陥やそれらの結合を反映した低減破壊エネルギーを導入する．このおかげで，提案モデルは材料剛性および破壊エネルギーの低減を実現し，弾塑性材料の破壊挙動をシミュレート可能となる．2つの数値計算例を通して，典型的な延性損傷を再現し，提案モデルの性能を例証する．</p>

  22. 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　(19)　4979-4988　2021年5月21日

    DOI： 10.1039/d1sm00346a 　

    ISSN：1744-683X

    eISSN：1744-6848

  23. 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　(898)　21-00045-21-00045　2021年5月

    出版者・発行元： 一般社団法人 日本機械学会

    DOI： 10.1299/transjsme.21-00045 　

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    <p>This study investigates the effects of initial imperfection and mesh resolution on the wrinkling and creasing. Finite element analyses are conducted to simulate compression behaviors of an incompressible Neo-Hookean elastic plane with a V-shaped notch as initial imperfection, so that the occurrences and evolutions of wrinkle and crease are evaluated quantitatively. As a result, it is demonstrated that the origins of wrinkle and crease can be determined by the overall and local strains even for the introduction of a V-shaped notch. Further, we illustrate that the converged specific local strain with respect to the increase of mesh resolution almost coincides with the condition of the occurrence of wrinkle (i.e., εw = 0.456) when the depth of a V-shaped notch is sufficiently small. We also show that the sizes of wrinkle and crease do not converge due to strain localization around a V-shaped notch. In the investigation of pattern evolutions about initial imperfection, we illustrate that two kinds of pattern evolution can be comprehensively discussed by varying the depth of a V-shaped notch, so that the condition of the occurrence of crease can be organized by the sharpness of a V-shaped notch.</p>

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

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

    International Journal of Solids and Structures　216　30-42　2021年5月1日

    DOI： 10.1016/j.ijsolstr.2021.01.014 　

    ISSN：0020-7683

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

    Hiroaki Miyoshi, Seishiro Matsubara, Dai Okumura

    Journal of the Mechanics and Physics of Solids　148　2021年3月

    DOI： 10.1016/j.jmps.2020.104272 　

    ISSN：0022-5096

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

    Seishiro Matsubara, Kenjiro Terada

    International Journal of Solids and Structures　212　152-168　2021年3月1日

    DOI： 10.1016/j.ijsolstr.2020.12.004 　

    ISSN：0020-7683

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

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

    International Journal for Numerical Methods in Engineering　122　(4)　1133-1166　2021年2月28日

    DOI： 10.1002/nme.6575 　

    ISSN：0029-5981

    eISSN：1097-0207

  28. 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　20210001-20210001　2021年

    出版者・発行元： 一般社団法人 日本計算工学会

    DOI： 10.11421/jsces.2021.20210001 　

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    <p>変形勾配の弾塑性乗算分解に基づくCam-clay modelを搭載した有限変形解析コードを開発した．Return-mappingアルゴリズムを用いた陰的応力更新法を構築するとともに，それに整合する接線係数を解析的に導出し，これらが高い精度と二次収束性を示した．また，Cam-clay modelは弾性的にも塑性的にも体積変化を生じうるモデルであるが，限界状態近傍ではほぼ非圧縮性を示すために体積ロッキング現象が生じうることを示した．さらに，この現象を回避するのに，等容変形による効果と体積変形による効果が連成する構成則にも適用可能なF-bar法が有効であることを実証した．</p>

  29. 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　(05-201219)　101-109　2020年12月

  30. FE r method with surrogate localization model for hyperelastic composite materials 査読有り

    Ryo Hatano, Seishiro Matsubara, Shuji Moriguchi, Kenjiro Terada, Julien Yvonnet

    Advanced Modeling and Simulation in Engineering Sciences　7　(1)　2020年12月1日

    DOI： 10.1186/s40323-020-00175-0 　

    eISSN：2213-7467

  31. 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　190　199-215　2020年5月1日

    DOI： 10.1016/j.ijsolstr.2019.11.010 　

    ISSN：0020-7683

  32. 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　(890)　20-00233-20-00233　2020年

    出版者・発行元： 一般社団法人 日本機械学会

    DOI： 10.1299/transjsme.20-00233 　

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    <p>In this study, we conduct finite element implementation of a Gent-Gent hyperelastic model for swollen elastomers. To this end, an inhomogeneous field theory for swollen elastomers is extended using the Gent-Gent model, which includes the effects of limiting chain extensibility and the second strain-invariant. The extended theory is implemented into a commercial finite element package using a user-defined material subroutine. The accuracy of the implementation is verified by analyzing Young's modulus and Poisson's ratio of swollen elastomers undergoing large deformations. Further, the inflation of a spherical balloon made of swollen elastomers is computed as an example. The results are verified with an analytical prediction and demonstrate the inflation behavior of swollen elastomers.</p>

  33. 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　20200011-20200011　2020年

    出版者・発行元： 一般社団法人 日本計算工学会

    DOI： 10.11421/jsces.2020.20200011 　

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    <p>本研究では，熱硬化性樹脂の硬化過程における材料挙動の熱力学的に整合したモデル化を通して，粘弾性および硬化度の時間発展に対する双対散逸ポテンシャルを導出する．そして，双対散逸ポテンシャルと定式化の中で定義した自由エネルギーを増分型変分法に適用して，釣り合い問題を効率的に解くための数値計算アルゴリズムを構築する．双対散逸ポテンシャルは，定義する散逸ポテンシャルを，示強変数に関して Legendre-Fenchel変換（LF変換）することで得られる双対関数であり，LF変換で現れる最大化問題の最適性条件は示量変数の流れ則に一致する．特に，本研究では硬化度の時間発展に関してPerzynaの過応力理論とのアナロジーから硬化乗数を新たな内部変数として導入し，硬化度の時間変化を流れ則として規定することで，硬化反応の時間発展を数理塑性論と同様の理論的枠組みで論じる．この結果，増分型変分法を用いて規定された熱硬化性樹脂の釣り合い問題は，その変文構造が完全に保証され，硬化度を含めた全ての状態変数を陰的に更新するアルゴリズムの構築が可能となる．本手法の妥当性は，簡単な境界値問題を対象として，従来型の定式化に基づく解法と同一の結果が得られることを確認することで示す．</p>

  34. 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)　2020年

    DOI： 10.1108/EC-05-2019-0197 　

    ISSN：0264-4401

  35. 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　(0)　20190015-20190015　2019年

    出版者・発行元： 一般社団法人 日本計算工学会

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    &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;

  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　(11)　1523-1548　2017年3月

    DOI： 10.1002/nme.5328 　

    ISSN：0029-5981

    eISSN：1097-0207

  37. 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　(2)　I_283-I_294　2017年

    出版者・発行元： 公益社団法人 土木学会

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    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．

  38. 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　(8)　2668-2697　2017年

    DOI： 10.1108/EC-12-2016-0444 　

    ISSN：0264-4401

    eISSN：1758-7077

  39. 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　(0)　20160010-20160010　2016年3月23日

    出版者・発行元： 日本計算工学会

    DOI： 10.11421/jsces.2016.20160010 　

    ISSN：1347-8826

  40. 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　(839)　16-00060-16-00060　2016年

    出版者・発行元： 一般社団法人 日本機械学会

    DOI： 10.1299/transjsme.16-00060 　

    ISSN：2187-9761

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    &lt;p&gt;We propose a rheology-based viscoelastic-viscoplastic constitutive model in which the deformation gradient is mutiplicatively decomposed into viscoelastic and viscoplastic components. The viscoelastic and viscoplastic rheology elements are connected in series, and the stress is determined only in the former element, which is modified by the back stress introduced in the latter one to represent the hardening due to orientation of molecular chains. The standard generalized Maxwell model is used to characterize the viscoelastic material behavior at small or moderate strain regime, while a proven finite strain viscoplastic model is employed to realize the transient creep deformations due to frictional resistance of molecular chains. After identifying the material parameters with reference to experimental data and verifying the fundamental performance of the proposed model in reproducing typical material behavior of resin, we carry out two kinds of numerical analyses for simple structures to demonstrate its applicability for practical use.&lt;/p&gt;

  41. 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　(843)　16-00266-16-00266　2016年

    出版者・発行元： 一般社団法人 日本機械学会

    DOI： 10.1299/transjsme.16-00266 　

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    &lt;p&gt;We propose a set of constitutive equations of earthenware material subjected to the firing process and appropriate ways of determining their function forms and relevant material parameters from a series of respective experiments. The firing process under a specific heat curves is generally divided into three different phases; &quot;thermal dilatation phase&quot;, &quot;sintering phase&quot; and &quot;thermal contraction phase&quot;. These non-mechanical deformations are assumed not to be coincident, and the mechanical ones are assumed to be represented by viscoplastic constitutive model. Then, the key issue must be how to determine sintering strains by calibrating the employed function form of the densification rate with the data obtained from the stairway thermal cycle (STC) tests. Also, the presentations of the dependencies of the elastic and creep properties on both temperature and density are of particular importance to accurately predict the overall deformation of earthware. All the relevant material parameters as well as coefficients of thermal expansion and contraction are identified with the data obtained from respective mechanical experiments conducted in testing equipments for thermo-mechanical analysis (TMA) under several levels of termperature. The method of differential evolution, which is one of the metaheuristic optimization techniques, is employed to identify the creep parameters, since the mechanical responses to several levels of loading during firing processes involve all the non-mechanical and mechanical deformation of specimens simultaneously. The calculation results with the proposed constitutive equations are compared with the original experimental data to demonstrate the applicability for practical use of their function forms determined by the proposed strategy.&lt;/p&gt;

  42. 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　(2)　111-137　2016年1月

    DOI： 10.1002/nme.4970 　

    ISSN：0029-5981

    eISSN：1097-0207

  43. 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　(0)　20150001-20150001　2015年

    出版者・発行元： JAPAN SOCIETY FOR COMPUTATIONAL ENGINEERING AND SCIENCE

    DOI： 10.11421/jsces.2015.20150001 　

    ISSN：1347-8826

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    今日のCAEにおける, このような均質化法に基づくマルチスケール解析手法の優位性は, 3次元的かつ周期的に分布する微視的非均質性を有する固体を対象とした理論が完備されていることを背景としている. しかし, 周期的な微視的非均質性が面的な広がりしか持たない構造物について, ミクロは3次元固体, マクロは2次元の板・シェル構造でモデル化するための理論は, 未だ有効でかつ実用的なマルチスケール解析手法を提供するには至っていない. 実際, 均質化法の数学理論は, 空間的に周期変動する係数を有する微分方程式の解の漸近挙動を記述するものであり, これを面内に周期的な非均質性を有する板（本研究では, 複合板と呼ぶ）に直接的に適用すると, その単位構造（ユニットセル）の代表寸法が無限小になるような極限を取ることになり, マクロ構造は（面外せん断変形を考慮しない）薄板理論の式しか導かれない. 複合板のミクロスケールには3次元固体の力学挙動を考慮し, マクロには面外せん断変形を許容する厚板理論を採用することは, 板の厚さをゼロに漸近させる数学的操作が適用できないことを意味し, 面内非均質性の周期単位についても実寸法を保持しなければならないことになる. &lt;br&gt;そこで本研究では, 数学的均質化法のように解の漸近展開形から出発した式展開や, 板厚や面内周期性の代表寸法をゼロに近づけるなどの数学的処理は行わず, ユニットセルを``数値供試体&#039;&#039;とみたてて3次元固体としてモデル化し, 等価な均質体の板剛性を算出できるような変位場とその境界条件式を提示する. そして, この変位場から導出され, 平衡状態にあるユニットセル内で分布するミクロひずみや応力と, 厚板としてモデル化されたマクロ板構造の一般化合応力とひずみ・曲率とを, 力学的に整合性を保つように関係づけたうえで, 非均質な材料分布を有するユニットセルのミクロ境界値問題と, 等価な厚板のマクロ境界値問題を個別に設定し, マルチスケール境界値問題を定義する. このうち, ミクロ境界値問題を解くことでマクロ板剛性を算定することを一般に均質化解析と呼ぶが, 本研究ではこれを「数値平板試験」と呼び, FEMによる具体的な方法を提示する. &lt;br&gt;数値計算例では, 均質な板と積層板について, 提案手法で求めた板剛性と理論解とを比較して手法の妥当性を確認した後に, 面内に周期的な非均質を有する複合板に対して, マルチスケール解析（数値平板試験＝均質化解析, マクロ解析, 局所化解析）を行い, 手法の有用性を例示する.

  44. 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　(2)　I_509-I_520　2015年

    出版者・発行元： 公益社団法人 土木学会

    DOI： 10.2208/jscejam.71.I_509 　

    ISSN：2185-4661

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    ガラス状態における熱可塑性樹脂は，微小変形域で粘弾性的に振舞い，分子鎖の摩擦抵抗に起因する粘塑性による擬似的な降伏挙動を経て，大変形域では粘塑性流れ方向に分子鎖が配向することが原因となる配向硬化現象を示す．さらに，粘弾性特性として持続変形下では応力緩和現象を示し，完全除荷後では変形の戻りを示す．このような材料挙動を表現するために，本研究では粘弾性と粘塑性の複合構成則を提案する．また，大変形域に特徴的な配向硬化現象は粘塑性変形に陽に依存するゴム弾性理論に類似の背応力を設定することによってそれを定量的に評価することを目指す。さらに，熱可塑性樹脂は温度依存性が非常に強いため，力学作用に対する材料自身の自己発熱現象を熱力学的定式化による材料モデルの構築によって同時に定式化する．このとき，弾性変形による散逸が生じない超弾性構成則に基づく理論展開を行うことで定量的に評価が可能な発熱量の算出を行い，高分子材料特有の大変形能に対応させる．本提案モデルの性能や特徴は，いくつかの数値解析例を通して検証する．

  45. 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　(5-6)　421-450　2014年9月

    DOI： 10.1080/09243046.2014.915098 　

    ISSN：0924-3046

    eISSN：1568-5519

  46. 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　(0)　20140004-20140004　2014年

    出版者・発行元： JAPAN SOCIETY FOR COMPUTATIONAL ENGINEERING AND SCIENCE

    DOI： 10.11421/jsces.2014.20140004 　

    ISSN：1347-8826

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    本研究は, 繊維強化プラスチック（CFRP）の非弾性挙動および母材内の損傷を考慮したミクロ－マクロ連成解析に対して, 分離型マルチスケール解析を導入し, その適用性について詳述するものである. ここでは, マクロ材料構成則がミクロ材料挙動の力学的特性をうまく反映したものであれば, 分離型マルチスケール解析の信頼性は保証されるものであることが確認される. 最後に, 周期境界を有するCFRPユニットセルモデルを用いた数値材料試験結果から, マクロ材料挙動を表現する異方性弾塑性*クリープ*損傷複合材料構成則を提案し, 塑性化したミクロ材料挙動を模擬した非弾性変形特性を例示する. 本研究では, 同定されたマクロ材料パラメータを用いた一連のマクロ構造解析および局所化解析を実施することで分離型マルチスケール解析の実用性を確かめる.

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MISC 167

  1. STUDY ON THE MECHANICAL ASYMMETRY OF A NON-RECIPROCAL GEL USING COMPUTATIONAL HOMOGENIZATION

    Takuma Fuse, Seishiro Matsubara, So Nagashima, Dai Okumura

    WCCM2024　2024年7月

  2. STABILIZATION OF LARGE DEFORMATION ANALYSIS FOR A NONRECIPROCAL GEL UNDER CYLINDRICAL INDENTATION

    Shoma Nonogaki, Seishiro Matsubara, So Nagashima, Dai Okumura

    WCCM2024　2024年7月

  3. NUMERICAL ANALYSIS OF WRINKLE TRANSFORMATION DUE TO WATER SURFACE TENSION

    Rikuto Ohta, So Nagashima, Seishiro Matsubara, Dai Okumura

    WCCM2024　2024年7月

  4. for bridging scales in the mechanics and physics of complex materials Effect of the inelastic self-heating on thermo-mechanically coupled two-scale behaviors

    Seishiro Matsubara, So Nagashima, Dai Okumura, Kenjiro Terada

    WCCM2024　2024年7月

  5. ノンレシプロカルゲルの大変形解析に対するアワーグラス安定化

    野々垣 翔真, 松原 成志朗, 永島 壮, 奥村 大

    日本計算工学会第29回計算工学講演会　2024年6月

  6. 微視的座屈・座屈後解析によるノンレシプロカルゲルのユニットセル解析

    布施 卓馬, 松原 成志朗, 永島 壮, 奥村 大

    日本計算工学会第29回計算工学講演会　2024年6月

  7. 混合型アイソジオメトリック解析手法による二層弾性体の表面不安定解析

    松原 成志朗, 平川 明莉, 野々垣 翔真, 永島 壮, 奥村 大

    日本計算工学会第29回計算工学講演会　2024年6月

  8. Stabilization of a Nonreciprocal Gel in Large Deformation Analysis and its Efect on Accuracy and Efciency

    Shoma Nonogaki, Seishiro Matsubara, So Nagashima, Dai Okumura

    IUTAM Symposium on Mechanics of Soft Materials and Soft Robots　2024年5月

  9. Tension-Compression Asymmetry Evaluation of Nonreciprocal Gels Using Homogenization Analysis

    Takuma Fuse, Seishiro Matsubara, So Nagashima, Dai Okumura

    IUTAM Symposium on Mechanics of Soft Materials and Soft Robots　2024年5月

  10. Folding of a Thin Film on a Fiber-Incorporated Soft Substrate

    Shunsuke Hayashi, So Nagashima, Akbar Solhtalab, Seishiro Matsubara, Mir Jalil Razavi, Dai Okumura

    IUTAM Symposium on Mechanics of Soft Materials and Soft Robots　2024年5月

  11. Effect of Material Properties on Crease Formation in Gent–Gent Elastomer

    Seishiro Matsubara, Keijiro Kobayashi, Tatsuya Ishida, So Nagashima, Dai Okumura

    IUTAM Symposium on Mechanics of Soft Materials and Soft Robots　2024年5月

  12. 金属薄膜のリンクル形成に及ぼす成膜角度の影響

    永島 壮, 大久保 建, 松原 成志朗, 奥村 大

    日本材料学会第9回マルチスケール材料力学シンポジウム　2024年5月

  13. 水フィラメントによるリンクル・フォールド変態の数値解析

    太田 陸斗, 永島 壮, 松原 成志朗, 奥村 大

    日本材料学会第9回マルチスケール材料力学シンポジウム　2024年5月

  14. 表面パターン解析におけるB-spline関数の性能評価

    松原 成志朗, 平川 明莉, 永島 壮, 奥村 大

    東海支部第73期総会・講演会 TOKAI ENGINEERING COMPLEX 2024（TEC24)　2024年3月

  15. 薄膜リンクルの寸法および配向に及ぼす成膜角度の影響

    大久保 建, 永島 壮, 松原 成志朗, 奥村 大

    日本材料学会東海支部 第18回学術講演会　2024年3月

  16. An incremental variational formulation for mixed thermomechanically coupled problems of nearly incompressible solids

    Seishiro Matsubara

    6th German-Japanese Workshop on Computational Mechanics　2023年12月

  17. Study on the effects of mesh resolution and surface tension on the occurrence of crease in an elastomer

    Seishiro Matsubara, Atsuya Ogino, So Nagashima, Dai Okumura

    ICOME2023　2023年11月

  18. Computational homogenization of mechanical nonreciprocity in a uniform composite

    Takuma Fuse, Dai Okumura, So Nagashima, Seishiro Matsubara

    ICOME2023　2023年11月

  19. チューブの外壁形状によるクリース発生角度の制御

    神圭佑, 松原成志朗, 永島壮, 奥村大

    第 36 回計算力学講演会（CMD2023）　2023年10月

  20. 水の表面張力によるリンクルｰフォールド変態の数値解析

    太田陸斗, 永島壮, 奥村大, 松原成志朗

    第 36 回計算力学講演会（CMD2023）　2023年10月

  21. 非・微圧縮性を有する散逸固体の熱・機械連成混合型 Isogeometric 解析

    松原成志朗,永島壮,奥村大

    第 36 回計算力学講演会（CMD2023）　2023年10月

  22. ノンレシプロカルゲルの微視的座屈・座屈後解析

    布施卓馬, 奥村大, 永島壮, 松原成志朗

    第 36 回計算力学講演会（CMD2023）　2023年10月

  23. リンクル―クリース変態における分岐経路の非線形有限要素解析

    石田竜也, 松原成志朗, 永島壮, 奥村大

    第 36 回計算力学講演会（CMD2023）　2023年10月

  24. Effects of surface tension on crease nucleation and evolution in an elastomer subjected to uniaxial, plane strain, and equibiaxial compressions

    Dai Okumura, Atsuya Ogino, Seishiro Matsubara, So Nagashima

    IUTAM Symposium Creep in Structures　2023年9月

  25. Time-swelling superposition principle for the linear viscoelastic properties of polyacrylamide hydrogels

    Seishiro Matsubara, Akira Takashima, So Nagashima, Shohei Ida, Hiro Tanaka, Makoto Uchida, Dai Okumura

    IUTAM Symposium Creep in Structures　2023年9月

  26. Two-scale Analysis of Elastoplastic Material by Means of RBF-Based Surrogate Model

    Y. Yamanaka, S. Matsubara, N. Hirayama, S. Moriguchi, K. TERADA

    COMPLAS2023　2023年9月

  27. Transient Thermo-Mechanically Coupled Analysis for Dissipative Composites Considering Periodicity of Perturbed Temperature

    S. Matsubara, S. Nagashima, D. Okumura, K. Terada

    COMPLAS2023　2023年9月

  28. 異方濡れ特性を有する階層凹凸パターンのボトムアップ形成

    永島 壮, 鈴木 航, 松原 成志朗, 奥村 大

    M&M2023/M&P2023　2023年9月

  29. 二層ハイドロゲルのパターン形成に及ぼす厚さ勾配の影響

    内山 航, 永島 壮, 松原 成志朗, 奥村 大

    M&M2023/M&P2023　2023年9月

  30. リンクル―クリース変態のための連鎖反応モデル

    石田 竜也, 松原 成志朗, 永島 壮, 奥村 大

    M&M2023/M&P2023　2023年9月

  31. リッジパターンの発現に至る第二分岐特性

    奥村 大, 太田 陸斗, 松原 成志朗, 永島 壮

    M&M2023/M&P2023　2023年9月

  32. 膨潤エラストマーに対する高分子鎖の伸び切り効果を考慮した溶媒拡散・変形連成解析

    松原 成志朗,永島 壮,奥村 大

    M&M2023/M&P2023　2023年9月

  33. 二層モデルを用いたノンレシプロカルゲルの均質化解析

    布施 卓馬, 奥村 大, 永島 壮, 松原 成志朗

    M&M2023/M&P2023　2023年9月

  34. 重合促進剤によるゲル化誘起パターンの制御

    程 相輔, 永島 壮, 松原 成志朗, 奥村 大

    M&M2023/M&P2023　2023年9月

  35. Mixed variational formulation for thermo-mechanically coupled problem of thermoset resin subjected to curing process

    Seishiro MATSUBARA, Yosuke YAMANAKA, So NAGASHIMA, Dai OKUMURA, Kenjiro TERADA

    日 本機械学会 M&M・CMD若手シンポジウム2023　2023年8月

  36. 均質化弾塑性構成則の代理モデルによるマルチスケール解析

    山中 耀介, 松原 成志朗, 平山 紀夫, 森口 周二, 寺田 賢二郎

    第28回計算工学講演会　2023年6月

  37. 混合型増分ポテンシャル法による微圧縮性材料の熱・機械連成アイソジオメトリック解析

    松原 成志朗, 村松 亮, 永島 壮, 奥村 大

    第28回計算工学講演会　2023年6月

  38. ゲル化誘起パターンの形成に及ぼす重合促進剤の影響

    程 相輔, 永島 壮, 松原 成志朗, 奥村 大

    日本材料学会第72期学術講演会　2023年5月

  39. 金属ナノ薄膜の変形による階層凹凸パターンの形成

    永島 壮, 鈴木 航, 松原 成志朗, 奥村 大

    日本材料学会第8回マルチスケール材料力学シンポジウム　2023年5月

  40. クリースのスケール・メッシュ依存性に及ぼす負荷条件の影響

    荻野 敦也, 松原 成志朗, 永島 壮, 奥村 大

    日本機械学会第35回計算力学講演会(CMD2022)　2022年11月

  41. 非弾性複合材料に対する微視的伝熱現象の非定常性を考慮したマルチスケール解析

    松原 成志朗, 永島 壮, 奥村 大

    日本機械学会第35回計算力学講演会(CMD2022)　2022年11月

  42. ソフトマテリアルの表面不安定に及ぼす底面の影響

    中島 大貴, 松原 成志朗, 永島 壮, 奥村 大

    日本機械学会第35回計算力学講演会(CMD2022)　2022年11月

  43. 微圧縮性固体に対する熱・機械連成解析手法の開発

    村松 亮, 松原 成志朗, 奥村 大, 永島 壮

    日本機械学会第35回計算力学講演会(CMD2022)　2022年11月

  44. 金属薄膜リッジパターンを用いた異方濡れの制御

    鈴木 航, 永島 壮, 松原 成志朗, 奥村 大

    日本機械学会最適化シンポジウム2022(OPTIS2022)　2022年11月

  45. リンクルからクリースへの変態制御のための非線形有限要素解析

    石田 竜也, 荻野 敦也, 松原 成志朗, 永島 壮, 奥村 大

    日本機械学会最適化シンポジウム2022(OPTIS2022)　2022年11月

  46. 増分ポテンシャル法による微圧縮性材料の熱・機械連成解析

    村松 亮, 松原 成志朗, 永島 壮, 奥村 大

    日本機械学会最適化シンポジウム2022(OPTIS2022)　2022年11月

  47. チューブ内壁に生じるクリースの伝播及び間隔の制御

    神 圭佑, 松原 成志朗, 永島 壮, 奥村 大

    日本機械学会最適化シンポジウム2022(OPTIS2022)　2022年11月

  48. 切り欠きから伝播するクリースの周期間隔

    奥村 大, 星 亮吾, 中島大貴, 松原 成志朗, 永島 壮

    日本機械学会M&M2022材料力学カンファレンス　2022年9月

  49. ハイドロゲルの線形粘弾性特性評価のための時間・膨潤重ね合わせの原理

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

    日本機械学会M&M2022材料力学カンファレンス　2022年9月

  50. クリースの発生・発達に対するスケールとメッシュの依存性

    荻野 敦也, 松原 成志朗, 永島 壮, 奥村 大

    日本機械学会M&M2022材料力学カンファレンス　2022年9月

  51. 圧縮変形下の金属ナノ薄膜に生じるリッジパターンの異方濡れ特性

    鈴木 航, 永島 壮, 松原 成志朗, 奥村 大

    日本機械学会M&M2022材料力学カンファレンス　2022年9月

  52. Incremental Mean-Dilatation Method for Coupled Thermo-Mechanical Problems in Nearly Incompressible Solids

    Ryo Muramatsu, Seishiro Matsubara, So Nagashima, Dai Okumura

    WCCM2022　2022年7月

  53. Creasing Instability Analysis Focusing on Energy Barrier and Energy Bottom

    Atsuya Ogino, Seishiro Matsubara, So Nagashima, Dai Okumura

    WCCM2022　2022年7月

  54. Morphological Evolution of Surface Patterns in Hydrogel Bilayers

    So Nagashima, Naoki Akamatsu, Seishiro Matsubara, Shohei Ida, Hiro Tanaka, Makoto Uchida, Dai Okumura

    WCCM2022　2022年7月

  55. Crease Nucleation and Propagation from a V-shaped Notch in an Elastomer

    Daiki Nakajima, Ryogo Hoshi, Seishiro Matsubara, So Nagashima, Dai Okumura

    WCCM2022　2022年7月

  56. Investigation of the linear viscoelastic property for polyacrylamide hydrogels during transient equilibrium swelling

    Seishiro Matsubara, Akira Takashima, So Nagashima, Shohei Ida, Hiro Tanaka, Makoto Uchida, Dai Okumura

    WCCM2022　2022年7月

  57. Surrogate model of computational homogenization for history dependent materials

    Yosuke Yamanaka, Seishiro Matsubara, Shuji Moriguchi, Kenjiro Terada

    WCCM2022　2022年7月

  58. Numerical Material Testing for Compaction Process of Powdered Materials by means of FEM

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

    WCCM2022　2022年7月

  59. Estimation of Nonlinear Material Behavior for Off-axis UD-CFRTP Using Numerical Material Tests

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

    WCCM2022　2022年7月

  60. Numerical Material Tests for Characterizing Macroscopic Viscoplasticity along with Static Recovery of Fiber-reinforced Thermoplastics

    JUNLAN ZHU, Seishiro Matsubara, So Nagashima, Dai Okumura

    WCCM2022　2022年7月

  61. Variationally consistent crack phase-field formulation for ductile fracture

    Jike Han, Seishiro Matsubara, Shuji Moriguchi, Kenjiro Terada

    WCCM2022　2022年7月

  62. 弾性体に誘起するクリースの発生と伝播の有限要素解析

    松原 成志朗,星 亮吾,永島 壮,奥村 大

    第66 回理論応⽤⼒学講演会　2022年6月

  63. 非均質材料のマクロ弾塑性構成則の代理モデル

    山中 耀介, 松原 成志朗, 森口 周二, 寺田 賢二郎

    第27回計算工学講演会　2022年6月

  64. Crack propagation simulations of advanced high strength steel sheet using crack phase-field model

    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, 岡東 寿明, 森口 周二, 寺田 賢二郎

    第27回計算工学講演会　2022年6月

  65. リンクルからリッジへのパターン変態の有限要素分岐座屈解析析

    田中 大地, 若林 駿斗, 松原 成志朗, 永島 壮, 奥村 大

    日本計算工学会第27回計算工学講演会　2022年6月

  66. 微圧縮非弾性材料の熱・機械強連成解析

    松原 成志朗, 村松 亮, 永島 壮, 奥村 大

    日本計算工学会第27回計算工学講演会　2022年6月

  67. 2層構造体のリンクル解析に対するIsogeometric分岐座屈解析法の基礎的検討

    平川 明莉, 松原 成志朗, 永島 壮, 奥村 大

    日本計算工学会第27回計算工学講演会　2022年5月

  68. 過渡膨潤過程におけるポリアクリルアミドゲルの粘弾性特性評価

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

    日本材料学会第71期学術講演会　2022年5月

  69. 二層ハイドロゲル表面に自律形成する凹凸パターン

    永島 壮, 赤松直紀, 松原成志朗, 奥村 大

    日本材料学会東海支部第16回学術講演会　2022年3月

  70. Distortional Hardening Material Model for Unidirectioally Reinforced CFRTP Considered from the Results of Numerical Material Testing

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

    COMPOSITES2021　2021年9月23日

  71. 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

  72. 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

  73. 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

  74. 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

  75. 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

  76. 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

  77. 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

  78. 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

  79. 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

  80. 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

  81. Thermo-mechanically coupled analyses for dissipative composites considering transient change of microscopic temperature

    S. Matsubara, D. Okumura, K. Terada

    COMPLAS2021　2021年9月8日

  82. Fully implicit coupled analysis for finite thermo-viscoelasticity with resin cure: application to multiscale analysis

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

    COMPLAS2021　2021年9月7日

  83. Crack phase-field modeling for ductile fracture coupled with non-local plasticity

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

    COMPLAS2021　2021年9月7日

  84. 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

  85. 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

  86. 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

  87. 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

  88. 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

  89. 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

  90. 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

  91. 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

  92. 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

  93. 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

  94. 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

  95. TWO-SCALE ANALYSIS OF FIBER REINFORCED PLASTICS SUBJECTED TO CURING IN FINITE STRAIN THERMO-CHEMO-VISCOELASTICITY

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

    14th World Congress on Computational Mechanics　2021年1月

  96. Thermo-Mechanical Coupled Incremental Variational Framework for Thermosetting Resins in Consideration of Curing Process

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

    14th World Congress in Computational Mechanics　2021年1月

  97. 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

  98. A phase-field approach for ductile fracture coupled with variational gradient plasticity at finite strains

    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

  99. Thermomechanical coupled analysis of thermoset resin by means of incremental variational method

    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

  100. Finite element analysis of influential factors in a three dimensional structure assembled from a gel film

    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

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

    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

  102. 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

  103. 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

  104. Thermo-mechanical coupled two-scale analysis involving microscopic thermal inertia

    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

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

    S. Matsubara, D. Okumura, K. Terada

    IMECE2020 virtual conference　2020年11月

  106. 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

  107. 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

  108. 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

  109. 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

  110. 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

  111. 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

  112. 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

  113. 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

  114. 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

  115. 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

  116. 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

  117. 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

  118. 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

  119. 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

  120. 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

  121. 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

  122. 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

  123. 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

  124. a dimensionality reduction method for micro-macro coupling two-scale analysis

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

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

  125. Numerical Simulation of Swelling Behavior of Rockmass by Using a Modified Cam-Clay Based Model

    Hayato Yamamoto, Takashi Kyoya, Shotaro Yamada, Seishiro Matsubara

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

  126. The factorial analysis for the creation of deformed ground strata by employing the viscoelastic-viscoplastic combined model

    Shuta kanazawa, Seishiro Matsubara, Shotaro Yamada, Takashi Kyoya

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

  127. Thermo-mechanical coupled Gradient-enhanced Two-scale Variational updates for Thermo-hyperelastic Composites

    Seishiro Matsubara, Kenjiro Terada

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

  128. A method of two-scale analysis for curing process of fiber reinforced plastics with micro-macro decoupling scheme

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

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

  129. 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

  130. 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

  131. 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

  132. 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

  133. 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

  134. 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

  135. 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

  136. 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

  137. Space-time characterization of macroscopic thermo-mechanical behavior reflecting microscopic unsteady heat conduction

    Seishiro MATSUBARA, Kenjiro TERADA

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

  138. 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

  139. 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

  140. Thermomechanical computational homogenization for FRTP

    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

  141. Two-scale incremental variational formulation for thermo-mechanical coupled analyses of fiber reinforced thermoplastics

    Seishiro MATSUBARA, Kenjiro TERADA

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

  142. Two-scale characterization of fiber-reinforced polymers with self-heating effect

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

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

  143. 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

  144. 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

  145. 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

  146. 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

  147. 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

  148. 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

  149. Fully coupled thermomechanical analysis for microstructures of fiber-reinforced thermoplastics

    S. Matsubara, K. Terada

    Special Workshop Multiscale Modeling of Heterogeneous Structures　2016年9月

  150. A new rheology-based constitutive model representing glassy and rubbery states of thermoplastic resin

    S. Matsubara, K. Terada

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

  151. 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

  152. 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

  153. 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

  154. Investigation of self-heating effect in fiber-reinforced thermoplastic resin by numerical material testing

    K. Terada, S. Matsubara

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

  155. A viscoelastic-viscoplastic combined model for thermoplastic resins

    K. Terada, S. Matsubara

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

  156. 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

  157. 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

  158. Nonlinear homogenization with numerical material/plate testing

    K. Terada, S. Matsubara, S. Nishi

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

  159. Numerical material and plate tests: advantages and challenges

    K. Terada, S. Matsubara, S. Nishi

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

  160. 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

  161. Numerical material testing for FRP with a finite strain viscoelastic-viscoplastic model

    S. Matsubara, K. Terada

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

  162. 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

  163. Two-scale analysis of composite plates with in-plane periodic heterogeneities

    K. Terada, S. Matsubara, N. Hirayama

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

  164. A method of two-scale analyses for heterogeneous plates and shells

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

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

  165. 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

  166. 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

  167. Multi-scale iso-geometric analyses for heterogeneous membranes

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

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

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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

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

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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.

  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

    Springer International Publishing AG　2018年1月

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

    産業財産権の種類: 特許権

共同研究・競争的資金等の研究課題 8

  1. 摂動解析の動的非線形化による凸凹パターン変態の全貌解明

    奥村 大, 永島 壮, 松原 成志朗

    2022年6月30日 ～ 2025年3月31日

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    本研究では，摂動解析の動的非線形化による凸凹パターン変態の全貌解明を目的とする研究課題に取り組んでおり，今年度の研究業績は以下のようにまとめられる．まず，摂動解析の動的非線形化による孤立クリースの基礎的解析の研究項目について，この手法を用いて，リンクル開始点からクリース開始点に繋がる不安定経路の存在を明らかにした．また，連鎖モデルを新しく構築して理論的な説明とパラメータ同定にも成功しており，論文を投稿準備中，次年度中に論文化する見込みである．続いて，クリース解析におけるメッシュ依存性の制御方法の解析基盤構築の研究項目について，上述の不安定経路の解析によって，クリースの前駆変形の特徴寸法と要素分割の関係が明らかとなっており，これらの情報に基づく基盤構築が予定されている．さらに，プレパターンを用いた３次元凸凹パターン変態の評価・観察手法構築の研究項目では，ゲル化過程のダイナミクスに基づくパターン変態観察手法の開発に成功しており（Nagashima et al., Langmuir, 2023），この手法と組み合わせて研究を進める．プレパターン作成のために，次年度，３次元プリンタを購入して取り組む．その他の実績としては，ゲルの粘弾性特性を研究した論文が掲載可（Matsubara et al., Adv. Struct. Mater., accepted）となっており，リンクルパターンからリッジと呼ばれる波長に対して振幅の大きなパターンの発生機構の解析の分岐座屈特性も明らかとなった（田中ら，計算数理工学論文集，2022）．これらの成果も，今後の研究の展開に関わる材料物性や変態特性を含んでおり，相乗的な進展を期待している．

  2. 水滴接触を起点とするリンクル・フォールド共存現象の制御機構解明

    永島 壮, 松原 成志朗, 奥村 大

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Nagoya University

    2022年4月1日 ～ 2025年3月31日

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    本研究は，薄膜の表面に接触した水滴が駆動する表面不安定現象に着目し，その発生機構と制御原理を解明することを目的とする。特に，波状パターン「リンクル」と折畳パターン「フォールド」の共存現象を対象に，顕微鏡その場観察実験と有限要素解析，理論構築の融合研究を実施し，上記の目的を達成する。本年度の研究実績は，以下の通りである。 <BR> 実験においては，エラストマー基板の表面に酸化薄膜や金薄膜を形成してリンクルを作製した。次に，水滴をリンクル表面に静置し，リンクルからフォールドへのパターン変態が生じない条件について検討した。これまでの研究成果に基づいた予測通り，膜厚が数十ナノメートルから数百ナノメートルの場合は，水滴接触後もリンクルが維持され，共存現象は生じないことを明らかにした。この実験を遂行する過程で，表面不安定現象に基づき階層凹凸パターンが形成する現象を新たに見出し，そのメカニズムを明らかにした。さらに，リンクル・フォールド共存を発生させずに異方的な濡れ特性を示す機能表面の作製に応用できることを実証し，その研究成果を国際学術雑誌Advanced Materials Interfacesに原著論文として掲載した。 <BR> 有限要素解析においては，汎用ソフトウェアAbaqusを用い，水の表面張力が駆動するリンクル・フォールド変態の基礎的な検討を実施した。具体的には，水の表面張力に相当する集中荷重をリンクルの頂点近傍に作用させ，フォールド変態の発生条件を検討した。特に，リンクルを形成する初期ひずみや膜と基板の弾性特性など，種々のパラメータがフォールド変態に及ぼす影響を明らかにした。さらに，表面張力を除荷した後のパターン変態について解析し，有用な知見を獲得した。

  3. 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

    松原 成志朗

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

    研究機関：Nagoya University

    2022年4月 ～ 2025年3月

    詳細を見る 詳細を閉じる

    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．

  4. 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 競争的資金

    山田 正太郎, 京谷 孝史, 松原 成志朗

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

    研究機関：Tohoku University

    2020年7月 ～ 2023年3月

    詳細を見る 詳細を閉じる

    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．

  5. 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

    松原 成志朗

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

    研究種目：Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

    研究機関：Nagoya University

    2020年4月 ～ 2022年3月

  6. 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

    松原 成志朗

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Research Activity start-up

    研究種目：Grant-in-Aid for Research Activity start-up

    研究機関：Tohoku University

    2018年8月24日 ～ 2020年3月31日

    詳細を見る 詳細を閉じる

    当該研究の主題である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の構築に向けて，これまで取り組んできた増分ポテンシャル法の枠組みで非均質体に対する熱・機械強連成増分エネルギー汎関数を定義し，これに数学的均質化理論において標準の一般化収束論の帰結を適用することで，ミクロ構造内における熱・機械連成現象の非定常性を考慮可能な新規のマルチスケール解析理論を提案した．具体的には，ミクロ構造内におけるこれらの非定常性がエントロピー速度や内部変数速度によって表現され，非均質体に対する熱・機械強連成増分エネルギー汎関数の停留条件に一般化収束論を適用して2変数境界値問題が定式化されることから，数学的均質化理論に厳密である．したがって，当該研究で目標とする時空間マルチスケール解析理論の基盤理論となりうることが期待され，本成果は，すでに日本機械学会第31回計算力学講演会にて発表済みである． しかし，本理論は均質化理論的な厳密性を重視しすぎており，ミクロ・マクロ両スケールの増分エネルギー汎関数を独立に定義することができない．そこで，前述の理論で得られた支配方程式をベースとして，理論的な制約を弱めるために数学的均質化理論で一般的なHill-Mandel原理を陽に活用することで，ミクロ構造内における現象の非定常性を十分に考慮可能で，かつ上述の変分的整合性を担保する2変数境界値問題を定式化することに成功した．さらに，本アプローチを展開することで，ミクロ現象の進展速度に対するミクロ構造の寸法依存性の考慮や両スケールの時間分離の実現が原理的には可能であり，実用的な数値計算手法への開発に繋げることが期待される．なお，本成果は第24回計算工学講演会およびCOMPLAS2019にて発表する予定である．

  7. 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

    京谷 孝史

    研究機関：Tohoku University

    2016年4月 ～ 2020年3月

    詳細を見る 詳細を閉じる

    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．

  8. 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

    寺田 賢二郎

    研究機関：Tohoku University

    2016年4月 ～ 2019年3月

    詳細を見る 詳細を閉じる

    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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