研究概要

レオロジー物体の変形シミュレーションと変形特性の計測

研究機関名

立命館大学 理工学部 ロボティクス学科 集積機械知能研究室

http://www.ritsumei.ac.jp/se/~hirai/

代表者

平井慎一

本研究の要旨

  本研究では、食品生地や和菓子材料に代表されるレオロジー物体の変形をシミュレーションする手法と、実際の材料から変形特性を計測する手法を述べる。レオロジー物体とは、力を加えて変形させ、その後に力を解放したときに、戻り変位と残留変位の両方が生じる物体である。レオロジー物体の変形を表わすために並列5要素モデルと多重粘性要素を導入するとともに、二次元あるいは三次元の変形をシミュレーションするために有限要素モデルを構築した。実際の変形計測の結果とシミュレーションの結果を比較することにより、変形に関する弾性や粘性のパラメータを推定する。様々な食品材料に対して変形特性を推定した結果を示すとともに、計測した結果を用いた食品材料やそれらから構成される食品の変形をシミュレーションした結果を示す。今回は、和菓子の材料、小麦粉粘土、ベーコンの変形特性を推定した結果と、変形において生じる力と変形形状をシミュレーションした結果を示す。
  本研究では、コンピュータ上で変形のシミュレーションを実現するのみならず、実際の食品からシミュレーションに必要な力学パラメータを計測する。これにより、パン生地に対してはパン生地に近い変形シミュレーションを、餡子に対しては餡子に近い変形シミュレーションを実現することができる。さらに、複数の材料から構成される食品に対して、変形シミュレーションと力学パラメータの同定が可能な点に、本研究の特徴がある。

ベーコンの変形特性の計測

Fig.1 ベーコンの変形特性の計測

変形のシミュレーション結果

Fig.2 変形のシミュレーション結果

ベーコンに作用する力の比較

Fig.3 ベーコンに作用する力の比較



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