1998 Fiscal Year Annual Research Report

境界と界面移動を伴う溶融・凝固の巨視的・微視的力学の構築と溶接・接合への応用

Research Project

Project/Area Number	10305011
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	井上達雄京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (10025950)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	望月正人日立製作所, 機械研究所第3部, 研究員堤三佳京都大学, エネルギー科学研究科, 助手 (70293925) 今谷勝次京都大学, エネルギー科学研究科, 助教授 (70191898) 星出敏彦京都大学, エネルギー科学研究科, 助教授 (80135623)
Keywords	境界・界面移動 / 溶融・凝固 / 相変態 / 微視的・巨視的力学 / 溶接 / 接合 / 構成式 / シミュレーション
Research Abstract	液相と固相の境界が移動する溶融・凝固の問題を巨視的および微視的な力学的立場から,明らかにするために,以下の検討を行った. 1. 変態界面の移動についての定式化界面移動を伴う溶融・凝固における温度場をあきらかにするために,まず,これを2相Stefan問題としてとらえ,2次元および3次元問題の解析を行うための有限要素解析を目的として,ペナルティー法による定式化を行った.具体的には,これを2次元の溶接過程に応用するために,規定された点熱源による解析を行い,凝固界面の移動と,固相および静止状態の液相における温度分布のシミュレーションを行い,これが実際の変化と対応することを明らかにした. 2. 溶接部材の組織と強度の走査型電子顕微鏡による観察 TIG溶接した薄アルミ合金板における,溶着金属,熱影響部および母材の組織を走査型電子顕微鏡によって観察し,これらの境界と組織の関係を微視的立場から明らかにした.その結果,溶融部分における硬さが低下すること,熱影響部において細粒部が形成されること,さらにマイクログリッドによって変形が集中する様子がが観察された. 3. 分子動力学法による溶融・凝固の変態・熱・力学的シミュレーション溶融・凝固界面の微視的状況を把握するため,レーザー照射を受ける薄膜についての分子動力学法による解析を行った.すなわち,はじめ固相にある領域から,加熱によって液相が成長する.加熱停止後は周囲からの冷却によって凝固が起こるが,冷却速度によって,徐冷された場合は周囲の結晶が成長していくのに対し,急冷した場合には結晶成長は起こらず,非晶質構造が得られることを明らかにした.

Research Products
(6 results)

All Other

All Publications (6 results)

[Publications] Shouji Imatani: "Finite Element Analysis of Stefan Problem Based on Integral Penelty Approch" Proceedings of 32nd Solid Mechanics Conference. 423-424 (1998)
[Publications] Shouji Imatani: "Stress Analysisof Quenching Process Following Draw Forming" Proceedings of Euromech 385 Colloquium on Inelastic Analysisof Structures under Varying Loads. 161-163 (1998)
[Publications] 上原拓也: "薄膜の溶融・凝固過程における表面形状と微視構造変化の分子動力学シミュレーション" 日本機械学会論文集(A編). 64・626. 2448-2455 (1998)
[Publications] Tatsuo Inoue: "Molecular Dynamics Simulation of Melting/Solidification and Induced Stresses" IUTAM Symp.on Variation of Domain and Free Boundary Problems in Solid Mechanics. 103-111 (1998)
[Publications] Tatsuo Inoue: "Phase Transformation and Related Thermo-Mechanical Behavior ---A Molecular Dynamics Approach" Proc.3rd European Mechanics of Materials Conferenceon Mechannics and Multi-Physics. (1998)
[Publications] 上原拓也: "分子動力学シミュレーションに基づく相変態の熱力学の微視的考察" 第76期日本機械学会全国大会講演論文集. 1. 219-220 (1998)

1998 Fiscal Year Annual Research Report

境界と界面移動を伴う溶融・凝固の巨視的・微視的力学の構築と溶接・接合への応用

Principal Investigator

井上 達雄 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (10025950)

Research Products

[Publications] Shouji Imatani: "Finite Element Analysis of Stefan Problem Based on Integral Penelty Approch" Proceedings of 32nd Solid Mechanics Conference. 423-424 (1998)

[Publications] Shouji Imatani: "Stress Analysisof Quenching Process Following Draw Forming" Proceedings of Euromech 385 Colloquium on Inelastic Analysisof Structures under Varying Loads. 161-163 (1998)

[Publications] 上原 拓也: "薄膜の溶融・凝固過程における表面形状と微視構造変化の分子動力学シミュレーション" 日本機械学会論文集(A編). 64・626. 2448-2455 (1998)

[Publications] Tatsuo Inoue: "Molecular Dynamics Simulation of Melting/Solidification and Induced Stresses" IUTAM Symp.on Variation of Domain and Free Boundary Problems in Solid Mechanics. 103-111 (1998)

[Publications] Tatsuo Inoue: "Phase Transformation and Related Thermo-Mechanical Behavior ---A Molecular Dynamics Approach" Proc.3rd European Mechanics of Materials Conferenceon Mechannics and Multi-Physics. (1998)

[Publications] 上原 拓也: "分子動力学シミュレーションに基づく相変態の熱力学の微視的考察" 第76期日本機械学会全国大会講演論文集. 1. 219-220 (1998)

井上達雄京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (10025950)

[Publications] 上原拓也: "薄膜の溶融・凝固過程における表面形状と微視構造変化の分子動力学シミュレーション" 日本機械学会論文集(A編). 64・626. 2448-2455 (1998)

[Publications] 上原拓也: "分子動力学シミュレーションに基づく相変態の熱力学の微視的考察" 第76期日本機械学会全国大会講演論文集. 1. 219-220 (1998)