2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of innovative prediction method of material microstructure by quantitative coupling of large-scale simulation and in situ observation
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17H01237
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
高木 知弘 京都工芸繊維大学, 機械工学系, 教授 (50294260)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大野 宗一 北海道大学, 工学研究院, 教授 (30431331)
澁田 靖 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (90401124)
安田 秀幸 京都大学, 工学研究科, 教授 (60239762)
青木 尊之 東京工業大学, 学術国際情報センター, 教授 (00184036)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | フェーズフィールド法 / 分子動力学法 / その場観察 / データサイエンス / 凝固 / 粒成長 / 材料組織 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，大規模フェーズフィールド(PF)計算を基軸とし，SPring-8によるその場観察と大規模分子動力学(MD)計算の三つの最先端研究をデータサイエンスにより融合し，定量的かつ高精度な革新的メゾスケール材料組織予測アプローチの構築を目指すことを目的としている．この目的を達成するために，本年度は下記の作業を行った．
(1) 純鉄のMD等温凝固計算結果を観察データとする，PF計算によるアンサンブルカルマンフィルタ(EnKF)を用いたデータ同化を行い，4種類の界面物性の同時同化に成功した．
(2) マルチフェーズフィールド(MPF)法による多結晶粒成長に関して，EnKFを用いたデータ同化の双子実験を行い，同時に同化できる粒界異方性物性の数を明らかにした．また，純鉄のMD多結晶粒成長計算結果を観察データとする，MPF計算によるEnKFを用いたデータ同化を可能とした．しかしながら，MD粒成長計算では粒界移動における揺らぎが大きく，現時点でデータ同化には成功していない．
(3) SPring-8のその場観察結果の画像をPF変数へ変換する手法を確立し，その場観察結果を観察データとするデータ同化を実施可能とした．一方で，その場観察は薄膜に対して行われているが構造は3次元であるため，このデータ同化を如何にして行うかを検討中である．
(4) PF法による凝固計算の高精度化と大規模化に関して，自然対流を伴う大規模PF計算，等軸デンドライトの長距離落下を表現可能な計算手法開発，多数の等軸デンドライトを含む等軸晶形成過程の大規模PF計算，温度場を効率的に導入する高性能計算法の開発，柱状晶の透過率テンソルの提案とその妥当性検証の成果をまとめ論文化した．
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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