2019 Fiscal Year Research-status Report
メッシュフリー解析技術を応用した高精度・低コストなメゾスケール材料モデルの開発
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17K14559
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
只野 裕一 佐賀大学, 理工学部, 准教授 (00346818)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 結晶塑性 / メッシュフリー法 / 材料モデリング / 多結晶金属 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は，メッシュフリー法に用いられる数値解析技術を応用することで，高精度と低計算コストを両立した新たなメゾスケール材料モデルを提案することを目的としたものである．メッシュフリー法に用いられる高精度数値積分法で使用されるボロノイ多角形が，金属多結晶体の幾何形状モデルとしても利用できることに着目し，新たな多結晶塑性モデルの枠組みと解析手法を構築することで，解析精度を低下させることなく，従来手法よりも大幅な計算コスト低減を実現できるメゾスケール材料モデルを開発することを目指した．
2019年度は，2018年度までに得られた理論的枠組みと，その実装に基づく計算コストや計算精度に関する知見をもとに，提案手法の汎用化と精緻化を進めた．2018年度に抽出した課題として，解析領域の形状が複雑になった際の境界の取り扱いが挙げられる．具体的には，提案手法は任意の多結晶形状に対して汎用的に適用可能であることを目指すものであるが，2018年度に実装したアルゴリズムを用いると，解析領域形状に凹な表面が含まれる際に，適切な数値計算ができない場合があることを明らかにしている．提案手法を汎用的な手法とするためには，この点を克服することが不可欠であるため，2019年度は境界の取り扱いに関するアルゴリズムの改良と実装を行った．更に，提案アルゴリムが昨年度までに理論的枠組みにおいて適切に機能することも確認し，提案手法の汎用性と有用性を向上することに成功した．以上により，本研究課題が目指す，低コストかつ高精度なメゾスケール材料モデルの構築を，ほぼ達成することができた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2018年度までに，本研究の遂行に必要となる解析モデルの整備と，解析モデルの構築，基礎的な検証解析をほぼ完了したため，2019年度は提案手法の有用性の検証と精緻化を中心に研究を推進した．本研究課題の特徴であるボロノイ分割を用いた節点積分法（SCNI）について，昨年度までに提案モデルへ適用した際の解析精度および計算コストの両面から検証を行いその有用性を示したが，一方で2018年度の実装では解析領域が複雑になった際，特に領域表面に凹な形状が含まれる場合の，領域境界の取り扱いに課題が残されていた．そこで，2019年度は，任意の表面形状を有する解析領域に対して，適切な領域分割が可能となるよう，アルゴリズムの改良を行い，提案手法の汎用性を向上することに注力した．提案アルゴリムとSCNIの組み合わせも問題なく機能することを確認し，本研究課題で提案する手法をより汎用的なものとすることができた．得られた成果について，2件の国際学会発表（うち1件は基調講演）と4件の国内学会講演発表を行った．
以上の通り，当初の研究計画の大半は2019年度までにほぼ完了できたものと考えられるが．一方で新型コロナウイルス流行により，当初計画で参加予定だった国際会議（2020年3月，国内開催）の開催が2020年12月へ延期となった．国際会議における研究報告および情報交換により，より精緻な研究成果を得られると考える．よって，現在までの進捗状況を「やや遅れている」と判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
上述の通り，2019年度までに当初の研究計画の大半は達成できたものと考えられるが．一方で新型コロナウイルス流行により，当初計画で参加予定だった国際会議（2020年3月，国内開催）の開催が2020年12月へ延期となった．国際会議における研究報告および情報交換により，より精緻な研究成果を得られると考える．よって，現在までの進捗状況を「やや遅れている」と判断し，2020年度も継続して提案モデルの精緻化を進める．これにより，本研究課題の目的である高精度・低コストなメゾスケール材料モデルの有用性を定量的に評価し，本研究課題を総括する．また，2020年度中に，得られたモデルについて1編以上の英文論文としてまとめ，国際誌へ投稿する予定である．
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス流行により，当初計画で参加予定だった国際会議（2020年3月，国内開催）の開催が2020年12月へ延期となった．国際会議における研究報告および情報交換により，より精緻な研究成果を得られると考えるため，当該会議出席のための旅費に相当する金額を次年度へと繰り越し，2020年度中に研究成果発表および情報交換のための費用として充当する予定である．
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