1999 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
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10305011
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
井上 達雄 京都大学, 大学院・エネルギー科学研究科, 教授 (10025950)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上原 拓也 京都大学, 大学院・エネルギー科学研究科, 助手 (50311741)
今谷 勝次 京都大学, 大学院・エネルギー科学研究科, 助教授 (70191898)
星出 敏彦 京都大学, 大学院・エネルギー科学研究科, 助教授 (80135623)
望月 正人 大阪大学, 大学院・工学研究科, 講師 (10304015)
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| Keywords | 相変態 / 変態・熱・力学 / 分子動力学 / 熱影響部 / 結晶塑性 / 有限要素法 |
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| Research Abstract |
溶接や接合に代表される相変化を伴う溶融・凝固プロセスの理論的解明と熱・力学理論の構築を目的として,当該年度では微視力学的アプローチ(1),(2)および巨視力学的アプローチ(3),(4)の4項目について検討した.
(1)デンドライト成長の微視力学的解析 凝固に伴うデンドライト組織の成長挙動を解析するための手法について,(a)境界要素法などによるマクロな自由境界問題,(b)モンテカルロ法,(c)フェーズフィールド法,(d)分子動力学法をとりあげ、その記述可能性について基礎的な検討を行った.
(2)相変化を伴う挙動の分子動力学シミュレーション 分子動力学法を用いて,溶融・凝固過程における変態潜熱の発生などの熱力学的性質や,核生成,核成長による結晶化過程についてシミュレートし,多結晶体の形成過程の詳細な検討を行った.
(3)溶接・熱影響部の力学的特性 高温強度部材であるMo.9Cr-1Mo鋼の溶接模擬材を用いて,室温における溶接部・熱影響部・母材の変形挙動について,微視的な領域の変形をマイクログリッド法を用いて測定し,硬さ・組織変化とひずみの相関関係を検討した.その結果,硬さとひずみの間には明確な関係が認められた.
(4)有限要素法による結晶塑性解析 溶接模擬材の硬さ測定の結果から材料特性を推定し,結晶塑性モデルを用いた有限要素解析を試みた.その結果,ひずみ分布について実験結果と定性的に一致することがわかった.
次年度(最終年度)では,これまでの成果を取りまとめるとともに,(1)凝固に伴う微視組織成長の解析,(2)分子動力学法による原子レベルでの結晶成長過程の解析,(3)高温での変形特性の実験的検証,(4)粒界すべりを考慮した不均質材料の解析を検討する予定である.
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[Publications] Takuya Uehara: "Molecular Dynamics Approach to Thermo-Mechanical Behavior of a Thin-Film Surface during Melting and Solidification"Proceedings of the 8^<th> International Conference on Mechanical Behavior of Materials. Vol.II.5. 712-717 (1999)
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[Publications] 上原拓也: "多層薄膜における溶融・凝固過程の分子動力学的考察"1999年度年次大会講演論文集. 55-56 (1999)
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[Publications] Tatsuo Inoue: "Phase Transformation and Related Thermo-mechanical Behavior ……A Molecular Dynamics Approach"Proceedings of the 3^<rd> Mechanics and Materials Conference on Mechanics and Multi-Physics Processes in Solids. Vol.9. 341-349 (1999)
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[Publications] Takuya Uehara: "Molecular Dynamics Simulation of Melting and Solidification Processes in Thin Film"Proceedings of the 11^<th> Symposium on Phase Change Optical Information Strage (PCOS'99). 6-11 (1999)
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[Publications] 水原弾: "Mod. 9Cr-1Mo 鋼溶接接手の熱影響部近傍における不均一変形と力学的特性"第49期日本材料学会学術講演会講演論文集. (発表予定). (2000)
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[Publications] 上原拓也: "相変態過程における変態潜熱と熱伝導の効果に関する分子動力学的考察"第49期日本材料学会学術講演会講演論文集. (発表予定). (2000)
