凝着と速度依存性を考慮した摩擦則を用いたStick-Slip運動の数値的再現

抄録

本研究では，凝着による静止摩擦係数の時間的増大と動摩擦係数のすべり速度依存性を考慮した古典的な摩擦則を用いてスティック・スリップ運動の数値シミュレーションを行った．1自由度のバネ-マス系によって対象を理想化した．動的解析手法に1段2次の陰的Runge-Kutta法を採用し，stick/slip判定を含む接触力更新アルゴリズムを構築した．小型模型実験結果と数値シミュレーションの結果を比較することにより，以下のことを明らかにした．1) 構築したアルゴリズムを用いてスティック・スリップ運動の数値シミュレーションが安定的に行える．2) 凝着の発展を考慮することによって，垂直抗力，バネ剛性，ドライバの牽引速度がスティック・スリップ運動に与える影響を表現できる．3) 動摩擦係数が速度強化する場合に，不安定すべりから安定すべりへの遷移が生じ得る．