抄録/ポイント：
抄録/ポイント
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近年, 粘着剤は, 自動車・建材・電子デバイスから経皮吸収型薬剤に至るまで, 多種多様な分野において用いられている. このような用途拡大の背景には粘着剤の高機能化がある. これに伴い, 粘着剤の設計はより複雑になっている. 粘着剤は高分子化合物であり, 粘性と超弾性の一種であるゴム弾性を持っている. また, ヤング率は室温において約0.10MPaであり, 一般の固体材料と比べると極めて低い. そのため, 公称ひずみで数千パーセント以上の極めて大きな変形を生じ得る. このような大変形下における粘着剤の力学的挙動の把握は, 粘着剤開発において必要不可欠である. ただし, 今日でも粘着剤の設計は実験ベースで行われることが多く, その過程では試行錯誤が多い. そこで, 数値シミュレーションによる設計支援が求められている. そこで著者らは, 大変形のロバストな解析が可能なEuler型有限要素法を用いて, 粘着剤の粘性-超弾性に着目した数値解析手法の開発を行ってきた. ただし, 粘着剤は温度依存性が強く, 実務的解析を行うには温度依存性を考慮した粘性-超弾性解析を行う必要がある. 以上のような背景において, 本論文ではEuler型有限要素法による温度依存性を考慮した粘着剤の粘性-超弾性解析手法を提案する. 基礎方程式については, 本研究では連続体力学で記述される巨視的な系として, 粘着剤のモデル化を行うことにする. 基礎方程式はすべてEuler表示で記述される. ただし, Euler表示は物質点を時々刻々と追跡しない方法であるため, 物質点の位置ベクトルを用いずに固体変形を記述する必要がある. そこで本研究では, 左Cauchy-Green変形テンソルの時間発展式を導入することで, 速度場から固体変形を評価する. 構成関係の定式化においては, 粘着剤の粘性-超弾性とその温度依存性に着目する. 粘性-超弾性についてはSimoの粘弾性モデルを用いて定式化する. 温度依存性については, 代表的な時間-温度換算則であるWLF則を用いることで, Simoの粘弾性モデルにおける緩和時間に換算して表現する. ひずみエネルギ関数については, 本研究では実務的解析における活用のし易さの観点から山下-川端モデルに着目する. ...(著者抄録)
