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2005 Fiscal Year Annual Research Report

微視組織形成過程およびその材料強度特性への影響に関するマルチスケール解析

Research Project

Project/Area Number 16760070
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

上原 拓也  名古屋大学, 大学院・工学研究科, 講師 (50311741)

Keywordsフェーズフィールドモデル / 分子動力学 / 計算機シミュレーション / マルチスケール解析 / 相変態 / 微視組織 / 残留応力 / 粒界エネルギー
Research Abstract

微視組織形成過程における応力変化,および形成される微視組織が材料の強度特性に及ぼす影響を再現可能なマルチスケール解析モデルの構築を行うため,フェーズフィールドモデルを用いた基礎式の定式化を行った.これによって,各相の体積分率に基づいた扱いを行っていた従来の手法と異なり,フェーズフィールドモデルを導入することによって,異相境界面からなる形成される微視組織を対象とした解析が可能となった.この基礎式の検証としては,有限要素法による数値解析を行った.相変態および界面の移動に伴う応力変化が適切に再現できることを確認した後,多結晶体形成過程のシミュレーションを行い,相変態過程においては結晶粒界において大きな応力が発生すること,および多結晶組織においては,粒界付近に大きな残留応力が生じるとともに,結晶粒内にも残留応力分布が発生することを示した.また,それらは結晶核の間隔や,粒界形成の時期等に大きく影響を受けることを示した.ただし,これらの解析には,結晶方位に基づく力学特性の異方性,および結晶粒界における原子の再配列や結晶の回転等の挙動は考慮されておらず,局所的な力学特性を正確には再現できていない.そこで,分子動力学法を用いて粒界エネルギーの異方性を計算するとともに,粒界モデルを作成して粒界の形状および方位変化の解析を行い,粒界エネルギーの異方性と動的挙動の関係を調べた.その結果,いくつかの方位について,粒界エネルギーが小さく,安定な方位関係が存在することを示し,初期配置としてその方位を与えた場合,粒界はほぼ安定であるのに対し,それ以外の方位では粒界で局所的な変化が起こり,結晶粒の形状にも変化が生じることを示した.このような結晶方位と結晶粒形状の変化をフェーズフィールドモデルに取り込むことによって,結晶成長のみでなく,粒界形成後の再結晶化の解析を行う基礎を構築した.

  • Research Products

    (6 results)

All 2006 2005

All Journal Article (6 results)

  • [Journal Article] フェーズフィールドモデルを用いた変態-熱-応力連成解析の定式化2006

    • Author(s)
      上原拓也
    • Journal Title

      日本機械学会論文集(A編) 72巻716号(掲載予定)

  • [Journal Article] 結晶粒の形状と方位の変化に関する分子動力学シミュレーション2006

    • Author(s)
      若林尚貴
    • Journal Title

      日本機械学会東海支部第55期総会講演会講演論文集

      Pages: 247-248

  • [Journal Article] フェーズフィールドモデルを用いた微視組織形成過程の弾塑性解析2005

    • Author(s)
      上原拓也
    • Journal Title

      日本材料学会第54期学術講演会講演論文集

      Pages: 355-356

  • [Journal Article] フェーズフィールド法による結晶成長解析における粒界挙動のモデル化2005

    • Author(s)
      岩田将平
    • Journal Title

      第49回日本学術会議材料研究連合講演会講演論文集

      Pages: 147-148

  • [Journal Article] 結晶粒成長と粒界の形態変化に関する分子動力学シミュレーション2005

    • Author(s)
      若林尚貴
    • Journal Title

      日本機械学会第18回計算力学講演会講演論文集

      Pages: 853-854

  • [Journal Article] 結晶粒成長過程における粒界挙動のフェーズフィールドモデリング2005

    • Author(s)
      岩田将平
    • Journal Title

      日本機械学会第18回計算力学講演会講演論文集

      Pages: 855-856

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Published: 2007-04-02   Modified: 2016-04-21  

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