1997 Fiscal Year Annual Research Report
メゾ・ミクロ連結手法からの不均質非局所化弾性定数の同定に関する研究
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08650111
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
渋谷 陽二 神戸大学, 工学部, 助教授 (70206150)
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| Keywords | メゾスコーピック / 非局所化弾性定数 / コッセラ理論 / 格子力学 / 分子動力学法 |
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| Research Abstract |
本研究では,まず一般化連続体力学のコッセラ理論において定義される非局所化弾性定数を,分子動力学法(MD法)あるいは分子静力学法(MS法)の原子シミュレーションから同定するための方法論を提案した.コッセラ理論において,系の内部エネルギが,変形勾配,変形勾配の物質微分,およびエントロピ密度により記述されると仮定する.そして,固有角運動量を無視したエネルギの保存式より構成式が得られる.その構成式を用いて,微小変形を仮定した運動方程式(EOM)を求める.一方,調和近似のもとでの格子力学におけるEOMに,隣接原子の変位を任意な原子に関してTaylor展開した連続近似の変位場を代入する.そうすることにより,連続近似された格子力学におけるEOMが得られる.以上のEOMに関して各次数項を比較することにより,任意な位置での非局所化弾性定数,およびそれらから定義される特性長さの関係式が得られた.
つぎに,メゾ効果が顕著であると予想される表面や結晶粒界といった不均質素構造を持つ構造体や,非対称性格子構造を持つ均質材料に対して解析を行なった.金属学的に安定な構造は,MS法やMD法を用いた計算力学的な手法により構築された.そして,提案された関係式を用いて,メゾ力学のための非局所化弾性定数を定量化した.その結果,不均質構造は材料の持つ非局所性を増大させること,点対称な立方格子構造の持つ特性長さは格子定数以下であることなどが明らかになった.さらに,角度依存性を考慮した原子埋め込み法によるポテンシャル(Modified EAM)を用いて,種々の原子に対して材料物性値としての非局所性の評価を,特性長さを中心にスクリーニングした.
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[Publications] 渋谷陽二: "ミクロ・メゾ・マクロ連結のための力学的モデリング" 塑性と加工(日本塑性加工学会誌). 37. 444-450 (1996)
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[Publications] 渋谷陽二: "メゾ力学のための非局所化弾性定数の検討(第1報,ミクロ・マクロ連結手法からの定式化)" 日本機械学会論文集 A編. 62. 2054-2059 (1996)
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[Publications] 渋谷陽二: "弾性定数の数理展開" 材料. 46. 218-227 (1997)
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[Publications] 渋谷陽二: "メゾ力学のための非局所化弾性定数の検討(第2報,点対称な均質構造と不均質構造に対する非局所性)" 日本機械学会論文集 A編. 63. 1461-1466 (1997)
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[Publications] Y.Shibutani: "Nonlocel Properties of Inhonogbeous Structures by Linking Approach of Generaliged Continwem to Atmistic Model" Int.J.Mech.Sci.40. 129-137 (1998)
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[Publications] Y.Shibutani: "Nonlocal Elastic Canstants of Centrosymmetric Hmogeneous Lattice Structure and In homogeneous One" JSME Int.J.(掲載予定).
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[Publications] 北川浩: "初心者のための分子動力学法" 養賢堂, 146 (1997)
