2018 Fiscal Year Research-status Report
Development of inverse design approach for microstructural processes in materials based on diffusive solution method
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17K18965
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
大野 宗一 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (30431331)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| Keywords | 逆問題 / 材料組織 / シミュレーション / 構造材料 / フェーズフィールド法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
効率的な材料開発のためには、既存の順問題的な取り組みに加えて、逆問題的な取り組みが必要である。本研究の目的は、材料組織の形成過程を時間軸に対して逆方向に計算・予測する逆問題的アプローチを開発することである。フェーズフィールド法をベースにした材料組織の時間反転過程を計算する手法を開発することが本研究の目的である。フェーズフィールド法は、反応拡散方程式に立脚した手法であるが、反応拡散方程式の時間反転問題は典型的な不良設定問題であり、通常は解くことができない。それを、"diffusive solution法"という本研究オリジナルの手法で解決することを試みている。
本年度は、反応拡散方程式の時間反転プロセスを解析可能にすることを目的とし解析に着手した。その結果、反応拡散方程式にdiffusive solution法を適用するためには、この方法の計算のさらなる安定化が必要であることが示された。そこで、diffusive solution法が立脚するAllen-Cahn方程式にdouble-obstacle型の関数を導入した方法、double-well型の関数を導入した方法、さらにそれにpreconditioningスキームとして知られる秩序変数をsigned distance fieldに変換する方法、そして曲率の計算の方法に工夫を取り柄れ、それぞれを試し、どれが最も安定で高精度であるかを検証した。その結果、double-well型関数を用いた形式が最も安定で高精度であることが分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
反応項を導入する前段階で手法の安定化と高精度化を本年度は達成できた。これは当初の予定よりも進んだ内容である。ただし、反応拡散方程式の時間反転方向の解析が十分に実施できていないため、最終年度に反応拡散方程式の時間反転方向の解析を実施する。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は手法の安定化と高精度化に大きな進展があった。今後もこの方向で手法の高度化に取り組むとともに、最終年度は反応項を導入した拡散方程式の逆方向解析を実施する。まずは一次元の問題から着手し、精度に問題なければ、固液界面の移動問題や伝熱問題に本アプローチを適用する。
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| Causes of Carryover |
予定していた論文掲載料と別刷料の支出が無かったために差引額が生じた。本年度に予定している情報収集のための会議参加費およびその旅費として使用する予定である。
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Research Products
(3 results)
