風船やクッションなどの薄膜で覆われたオブジェクトの破裂表現は,日常頻繁に見られる現象であるが,正確にモデリングされた例はまだ報告されていない.そこで本研究では,破裂を『薄膜に拘束されていた液状内容物が,薄膜の破壊によって流出し,飛沫を発生させながら飛び散る』現象と定義し,モデリングを試みた.特に,内容物から薄膜への影響だけでなく,薄膜から内容物への影響も正確に表現する双方向のモデルの構築を目指す.具体的なシミュレーション手法として,薄膜を三角形要素,内容物を四面体要素で記述し,応力の計算に有限要素法を使用する.本研究のモデルでは,メッシュの境界面が陽に構築されているため,衝突や摩擦などの表面の相互作用の計算を厳密に定義することができる.また,各タイムステップの最後には,計算精度の向上や,もっともらしい破片生成のために要素のリメッシングを行う.提案手法では,薄膜の破壊が引き金となり,破裂が発生するという,既存の数値計算モデルでは表現できない現象をシミュレーションすることが可能であることを,実物の高速撮影ビデオとの定性的比較により明らかにした.
