Development and Validation of Coupled Ferroelastic-fracture Model for hHgh-resistance and High-efficiency SOFCs

• Project/Area Number: 23K22638
• Project/Area Number (Other): 22H01367 (2022-2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2022-2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 村松 眞由 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (20609036)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 荒木 稚子 東京工業大学, 工学院, 教授 (40359691)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥17,030,000 (Direct Cost: ¥13,100,000、Indirect Cost: ¥3,930,000); Fiscal Year 2025: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000); Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2023: ¥12,350,000 (Direct Cost: ¥9,500,000、Indirect Cost: ¥2,850,000); Fiscal Year 2022: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: SOFC / 強弾性 / 破壊 / フェーズフィールドモデル / 非線形材料特性 / 固体酸化物燃料電池

Outline of Research at the Start

SOFC構成材では変形に応じて帯状組織が変化し，強弾性と呼ばれる非線形な材料特性が現れる．この強弾性がSOFCの破壊に影響を及ぼす可能性がある．しかしながら，現状，材料の組織変化と複雑なき裂の核生成・伝ぱとの連成解析を行うと誤差が大きくなってしまう問題から，強弾性誘起破壊の適切な構成モデルは存在せず，現象解明に至っていない．本研究では，材料組織発展とき裂の生成・進展という二つの現象に，ともに連続関数を用いるフェーズフィールドモデルを採用することで誤差の少ない数値同期を達成し，強弾性誘起破壊構成モデルを構築する．得られたモデルによる数値解析から強弾性が破壊に及ぼす影響を明らかにする．