2013 Fiscal Year Annual Research Report
数理形態学と階層構造科学の融合による積層構造体の力学特性発現機構の解明
| Project Area | Materials Science of synchronized LPSO structure -Innovative Development of Next-Generation Lightweight Structural Materials- |
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| Project/Area Number |
23109010
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
中谷 彰宏 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50252606)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中島 英治 九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 教授 (80180280)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 格子欠陥 / 構造・機能材料 / 透過型電子顕微鏡 / 変形体力学 / 非線形力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本計画研究では、実験・計測科学と計算力学の融合研究によって、シンクロ型 LPSO構造を起源とする物質系の力学特性と変形メカニズムを解明し、高次不整合を媒介とする新しい理論体系を確立する。そして、そのさらなる普遍化・体系化により、新しい変形・力学理論の構築を行うことを目的としている。
平成25年度は、Mg-5at%Zn-7at%Y合金押出材のLPSO相内に形成されるキンク帯近傍の微細構造観察と元素分析を行った。さらに圧縮変形を施した試料のキンク帯、キンク境界の微細組織観察を行った。押出しで形成されたキンク境界ではMg-1at%Zn-2at%Y合金押出材（前年度報告）と同様に溶質元素濃化領域が解消されることがわかった。一方、さらなる圧縮負荷によってサブキンク境界が出現し、濃化領域の再形成が認められた。また小回転角のサブキンク境界の形成は巨視的にLPSO相を屈曲させることが明らかになった。このような実験観察に対応する理論モデルについてディスカッションを行い、マイクロメカニクスに基づいた階層的モデリングによる解析を行った。格子不整合の一般化力を計算力学的に評価するとともに、古典弾性論、高次弾性論の枠組みから転位・回位にはたらく力を評価するための理論の定式化を行い、キンク強化機構に向けた理論的検討を進めた。また、キンク帯形成機構について、分子動力学解析による圧縮シミュレーション、双晶とすべり変形に起因する弾性波伝ぱ解析などミクロ・マクロ両面から検討をスタートした。さらに、格子振動に対する幾何学的な非線形性を考慮すると現れる新奇の力学特性の解明に向けて、古典力場および第一原理計算から評価される力場のもとでフォノン分散関係を評価し、空間的なエネルギー局在化の可能性を示すことに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
前年度に引き続き「顕微鏡観察によるキンク境界の格子欠陥構造の解明」、「離散格子不整合理論の一般化力の定式化と理論解析による評価」、「非線形動力学による非線形局在モードの解析」を中心とした研究を実施してきた。研究の結果は、当初計画を着実に遂行しているだけでなく、キンク構造が、格子欠陥構造の集合体、協調運動として階層性を持って現れること、およびその力学理論との関連を明らかにすることができたことが大きな成果である。得られた知見を今後の研究推進に積極的に活用することができる。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度以降も、科研費の補助事業の継続課題として、研究経費・研究組織は当初計画のままに一切変更を加える必要はなく、研究内容も基本的に当初計画のとおり推進できる。そしてその範囲で、研究組織の博士研究員の2名からの協力が継続して得られることを前提に役割分担を明確にし、ディテールの部分で具体的なテーマを設定して下表のロードマップにしたがって研究を推進する計画を立案する。
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