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原子クラスター構造体の形態・機能・強度の計算機援用評価

Research Project

Project/Area Number 14750063
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Materials/Mechanics of materials
Research InstitutionKansai University

Principal Investigator

齋藤 賢一  関西大学, 工学部, 専任講師 (90294032)

Project Period (FY) 2002 – 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000)
Fiscal Year 2004: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2003: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2002: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Keywords分子動力学 / クラスター / 平滑化流体力学法(SPH法) / 材料強度 / ナノ構造 / 原子間ポテンシャル / 界面 / 計算力学 / 平滑化粒子流体力学法(SPH法) / 銅 / 散逸粒子動力学(DPD)
Research Abstract

最終年度(第三年度)である本年度は,昨年度までに得られた成果を基にして,問題点の追求を行なうとともに本研究の新しい展開を見据えてのテーマを実行した.詳細テーマは交付申請時とほぼ同じであり,以下の通りである.それぞれに対して,対外的な研究発表を行なった.
(1)ナノ界面での原子クラスター構造体の相対運動による機能性の発現
(2)SPH法とMD法のハイブリット計算力学手法によるナノサイズ材料の強度解析
(3)原子クラスターおよびその構造体の力学挙動に対する原子間ポテンシャルの影響
(1)では,ナノサイズの構造体で問題となりうる原子間力起因の摩擦現象を低減するメカニズムを原子クラスターまたは原子クラスター構造体で実現する方法を提案した.平行なグラファイトシート間に配置した銅原子クラスターの回転運動と力学的挙動を分子動力学法で解析した.界面でのポテンシャル関数の強さおよびクラスターのサイズが重要なファクターであることを見出した.
(本報告書項目11,雑誌論文の6番目)
(2)では,計算系をSPH法とMD法とで分割し同時に解くための定式化を行なった.そして,プログラミングおよび異材界面モデルでの数値テストを行ない,この手法を強度評価に応用していくためには,SPH粒子とMD粒子の相互作用の適切な取り扱いがキーポイントであることを見出した.
(本報告書項目11,雑誌論文の3-4番目)
(3)では,有機分子なども含めた様々なタイプの原子クラスターおよび原子クラスター構造体の分子動力学解析を今後行っていくにあたり,重要な要素となる原子間ポテンシャルの動力学的性質を押さえた.安定な結晶構造のエネルギー,格子欠陥エネルギー,表面エネルギー等の再現性が重要なファクターとなることを見出した.また,酸化物クラスターにおける熱的安定性について検討した.
(本報告書項目11,雑誌論文の1-2番目と5番目)

Report

(3 results)
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • 2002 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2005 2004 Other

All Journal Article (6 results) Publications (12 results)

  • [Journal Article] Molecular Dynamics Study of Nano-size Silica Melting by High Heat Flux2005

    • Author(s)
      Ken-ichi Saitoh
    • Journal Title

      Computational Materials Science Vol.32, No.1

      Pages: 66-84

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Molecular Dynamics Study on Interface Generated between Atomic Clusters2004

    • Author(s)
      Ken-ichi Saitoh
    • Journal Title

      Proc.Instn Mech.Engrs.Part C: J.Mech.Eng.Sci Vol.218

      Pages: 607-614

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Dynamics Simulation of Material Interface using Molecular Dynamics and SPN methods2004

    • Author(s)
      Ken-ichi Saitoh
    • Journal Title

      Proceedings of Second International Conference on Multiscale Materials Modeling

      Pages: 132-134

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] 分子動力学/SPHを用いる材料界面の力学シミュレーション2004

    • Author(s)
      齋藤賢一
    • Journal Title

      第9回分子動力学シンポジウム講演論文集(日本材料学会)

      Pages: 27-32

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] 原子クラスターおよびその構造体の動力学挙動に対する原子間ポテンシャルの影響2004

    • Author(s)
      齋藤賢一
    • Journal Title

      日本機械学会講演論文集(第17回計算力学講演会) No.04-40

      Pages: 283-284

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] ナノ界面での相対運動による機能性の発現2004

    • Author(s)
      齋藤賢一
    • Journal Title

      日本機械学会講演論文集(2004年度年次大会) No.04-1(6)

      Pages: 217-218

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      2004 Annual Research Report
  • [Publications] 齋藤, 新家: "原子クラスター構造体の力学特性の計算機援用評価第1報・原子クラスター界面に生じる欠陥構造"日本機械学会論文集,A編. 70・690. 183-190 (2004)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] K.Saitoh, S.Nagase, H.Kitagawa, N.Shinke: "Molecular Dynamics Study on Morphology and Strength of Copper Atomic-cluster-assembled Structure"IUTAM-Symposium "Mesoscopic Dynamics in Fracture Process and Strength",Book of Abstracts. 34 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Ken-ichi Saitoh, Noboru Shinke, Syuichi Nagase: "Compatibility among Morphology, Functionality, and Strength of Copper Atomic-cluter-assembled Materials : A Molecular Dynamics Study"International Conferences on Computational Mesomechanics(Mesomechanics2003),"Proceedings of MESOMECHANICS". 64-71 (2003)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] K.Saitoh, N.Shinke: "Atomistic strength of atomic-cluster-assembled structure"ICMS-CSW2004 (International Conference on Molecular Simulation and Computational Science Workshop), Abstract. 170-171 (2004)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] 館岡, 齋藤, 新家, 真家: "SPH法を用いた材料界面の力学解析"日本機械学会関西支部第79期通常総会講演会. No.044-1. (11-)21-(11-)22 (2004)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] 齋藤, 長瀬, 新家: "原子クラスター構造体の原子論的強度-破壊現象とその要因-"日本機械学会関西支部第79期通常総会講演会. No.044-1. (3-)15-(3-)16 (2004)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Ken-ichi Saitoh: "Molecular Dynamics Study on Interface Generated between Atomic Clusters"Engineering Plasticity and Its Applications (Key Engineering Materials, Trans Tech Publications). Vols.233-236. 591-596 (2003)

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      2002 Annual Research Report
  • [Publications] 齋藤賢一: "金属原子クラスター間に生じる粒界の分子動力学シミュレーション"日本材料学会第7回分子動力学シンポジウム講演論文集. 60-65 (2002)

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      2002 Annual Research Report
  • [Publications] 齋藤賢一: "多重解像度分子動力学法による金属ナノクラスター焼結体の評価"日本機械学会講演論文集. No.02-5. 67-68 (2002)

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  • [Publications] 齋藤賢一, 長瀬修一, 新家昇: "原子クラスター構造体の形態と強度の分子動力学による考察"日本機械学会講演論文集. No.02-2. 179-180 (2002)

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  • [Publications] 齋藤賢一, 新家昇: "原子クラスター構造体における格子欠陥挙動のサイズ依存性"日本機械学会講演論文集. No.034-1. 7-21-7-22 (2003)

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  • [Publications] 齋藤賢一, 岡崎新太郎, 安養友彦, 新家昇: "Dissipative Particle Dynamicsを用いた原子クラスターの挙動解析"日本機械学会講演論文集. No.034-1. 7-19-7-20 (2003)

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      2002 Annual Research Report

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Published: 2002-04-01   Modified: 2016-04-21  

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