| Project/Area Number |
21J21292
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 26010:Metallic material properties-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
松浦 祐樹 (2021) 名古屋大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Research Fellow |
松浦 祐樹 (2022) 名古屋大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2023-03-31
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| Project Status |
Discontinued (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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| Keywords | Phase-field / 準安定相 / アモルファス相 / 分相ガラス / データ同化法 / アジョイント法 / 粒子フィルタ / KJMA式 |
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| Outline of Research at the Start |
材料設計では，非平衡相（準安定相）を含む組織の制御が鍵となる．準安定相の熱力学パラメータを相平衡実験等の従来手法で得ることは難しく，故に組織形成過程のPhase-field（PF）シミュレーションの実施が困難な場合がある．モデル内パラメータの決定手法として，シミュレーションに実験データを取り込むデータ同化法がある．本研究では，分相ガラスのSTEM観察実験データを使用したデータ同化により，準安定相（アモルファス相）のスピノーダル分解のPFモデルにおける熱力学パラメータの推定を試みる．分相ガラスのアモルファス相のギブスエネルギーを決定し，データ同化法の活用による材料設計の効率化に資する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
特記事項なし．
データ同化法を活用した準安定相のギブスエネルギー推定に関しては，まず，HAADF-STEMや4DSTEM観察実験により得られる分相ガラスの濃度場は，実際には3次元の組織を電子線照射方向に次元圧縮した低次元（2次元）の濃度場情報として得られるが，このことを念頭に置いて，以下のような双子実験を実施した．簡単のため2次元のPFシミュレーションで生成したスピノーダル分解組織を，y軸方向に次元圧縮（平均化）することによって1次元の濃度場情報を作成し，その1次元の濃度場情報を観測データとして用いて熱力学パラメータを推定するアジョイントモデルを構築した．既知の初期濃度場（2次元）を使用した場合には，パラメータの推定に成功した．次に，BaO-SiO2ガラスにおいて近年見出された，組織ドメイン境界が平行移動することによって1つの相分離組織が異なる相分離組織に連続的に置き換わるような組織変化をモデル化したPhase-field(PF)モデルに対し，逐次データ同化法の一つである粒子フィルタを適用した．アモルファス相のギブスエネルギー関数を濃度の10次式にエントロピー項を加えた式にて定義したPFモデルに対し，粒子フィルタを用いて，PFモデル内の11個のギブスエネルギーパラメータを複数同時推定する手法を構築した．初期分布の設定や高次項がパラメータ推定値に及ぼす影響が特に大きいことを明確化した．
そして，アジョイント法のPF法への適用に関しては，一般化KJMA式のパラメータ推定を行った．加えて，KKT条件を考慮する手法を提案することにより，従来は困難であった，PFシミュレーションにおいて広く行われる秩序変数の不等式制約（例えば，凝固のPFモデルにおける固相の存在確率φに対する任意の位置xおよび時間tにおける不等式制約0≦φ(x,t)≦1）に対するアジョイントモデルの導出を可能とした．
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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