2015 Fiscal Year Annual Research Report
フェーズフィールド法とデータ同化による拡散相変態挙動の高精度予測の実現
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25630322
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
山中 晃徳 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50542198)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | データ同化 / アンサンブルカルマンフィルタ / 鉄鋼材料 / 相変態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、数値シミュレーションモデルと実験データを融合する手法として注目されているデータ同化法を応用し、鉄鋼材料中で生じる拡散型固相変態によるミクロ組織形成過程のフェーズフィールドシミュレーションの精度を飛躍的に向上させるための数値解析手法を開発することを目的とした。
平成25, 26年度の研究では、鉄鋼材料中で生じる拡散型固相変態のうち最も基本的かつ重要なオーステナイト→フェライト変態（以後、フェライト変態と記する）を研究対象とすることに決定し、Fe-C合金またはFe-C-Mn合金におけるフェライト変態のフェーズフィールドシミュレーションのプログラム開発および最適なデータ同化手法の選定を行った。その結果、データ同化による状態推定精度および実装（プログラムの開発）に容易性の観点から、アンサンブルカルマンフィルタ(EnKF)がフェーズフィールド法のデータ同化法として最適であるとの結論に至った。
最終年度の平成27年度の研究では、前年度までに構築したFe-C-Mn合金におけるフェライト変態のフェーズフィールドモデルを基礎とし、計算状態図法で得られる当該合金の化学的自由エネルギーを組み込んだプログラムを開発した。さらに、そのプログラムにEnKFのアルゴリズムを実装し、双子実験と呼ばれる数値実験によりデータ同化の検証を実施した。その結果、フェーズフィールドシミュレーションの結果を大きく左右するパラメータであり、実験での直接測定が困難なフェーズフィールドモビリティーを、簡単な実験により取得可能なデータから正確に推定可能であることを実証した。
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