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分子動力学法を基礎とする金属材料のメゾスケール構造形成過程の解明と強度特性の評価

研究課題

研究課題/領域番号 06452150
研究種目

一般研究(B)

配分区分補助金
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関大阪大学

研究代表者

北川 浩  大阪大学, 工学部, 教授 (30029095)

研究分担者 尾方 成信  大阪大学, 工学部, 助手 (20273584)
中谷 彰宏  大阪大学, 工学部, 講師 (50252606)
研究期間 (年度) 1994 – 1995
研究課題ステータス 完了 (1995年度)
配分額 *注記
7,400千円 (直接経費: 7,400千円)
1995年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
1994年度: 4,800千円 (直接経費: 4,800千円)
キーワード分子動力学法 / 結晶粒界 / 粒界拡散 / 非経験的強度評価 / ストレスマイグレーション / アモルファス金属 / メゾスケール構造 / アモルファス / 金属材料 / 材料強度評価
研究概要

巨視的なレベルにおいて材料に現れる事象とそれを発現する実体である原子レベル構造のつながりを,(因果律的にではなく)相互作用的に追求することにより,構造敏感性が強い強能・強度特性の総合的/統一的に把握を目指した検討を行って,つぎのような成果を得た.
(1)局在的で非平衡な原子系のダイナミックスを追跡できる原子間相互作用ポテンシャルの表 式化法について検討を加え,第一原理解析をベースに有効媒質法(EMT)の有効性を確認した.
(2)単原子系の金属に溶媒状態からの急冷によって生じるアモルファス状態に対して外荷重下における構造変化を解析し,近距離秩序構造を単位とする高次位相構造の変化とマクロ特性の関わりについて検討を行った.この解析に過程で,アモルファス構造の著しい特徴とされる.動径分布関数の第2ピークに独特の形状が現れることに対して,近距離秩序構造(正20面体構造)の幾何学的寸法をベースにした明快な説明が可能であるとの新知見が得られた.
(3)主としてAl中の傾角/ねじれ粒界に対して,非経験的な評価を可能にする有効媒質法(EMT)を用いて,過剰(粒界)エネルギと理想へき開/せん断強度との関わり,粒界拡散特性の異方性について検討を加えると共に,Al極薄膜構造や極細線中に生じるエレクトロ/ストレス・マイグレーションの評価を行った.
(4)結晶塑性理論,均質化法ならびに内部構造を導入した一般化連続体モデルによりマクロ場の解析の中に直接原子レベル構造のシミュレーション結果を反映させるための方法論の検討を行い,構成式の表式化を行うに際しての素過程特性を原子集合体モデルにより評価する考え方が有効であるとの見通しを得た.

報告書

(3件)
  • 1995 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1994 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (23件)

  • [文献書誌] Kitagawa H. and Nakatani A.: "Computatinal Modelling for Materials with Crystallive Structune (Molecular Dynamics Simulation of Miroseopic Crack Tip Field under Antiplane Shear Loading)" JSME International Journal, Ser. A.38. 1-8 (1995)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kitagawa H, Nakatani A., shibutani Y. & Nakatani K.: "Molecular Dynamics Study on Ductile Crack Process (Effect of Temperature an Distocation Nucleatin." Material Science Research International. 1. 11-16 (1995)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 北川浩,中谷彰宏,小西晴之,宇治田寧: "ケイ素銅板等板に生じる不均一変形(結晶すべり理論によるbcc単結晶体の解析)" 日本機械学会論文集 A編. 61. 2259-2263 (1995)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Saitoh K., Kitagawa H., Shibutani Y. & Nakatani A.: "Dynamic Rearromgement in Atomic Structure Induced by Interaction between Grain Boundury and Vacancy." Dynamic Plosticity and Structural Behaniens, Proc. of Phastiaty '95. 309-312 (1995)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 中谷敬子,北川浩,中谷彰宏: "分子動力学法による単元系アモルファス金属の微視的空間構造と内部動の評価" 日本機械学会論文集 A編. 62. 847-852 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 北川浩,中谷彰宏,尾方成信,斉藤賢一,前川幸弘: "Al粒界近傍のストレスマイグレーションの分子動力学解析" 日本機械学会論文集,A編. 62. 853-858 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kitagawa, H.and Nkatani, A.: ""Computational Modelling for Materials with crystalline Structure (Molecular Dynamics Simulation of Microscopic Crack Tip Field under Antiplane Shear Loading)"" JSME Int.Journal, Ser.A.38-1. 1-8 (1995)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kitagawa, H., Nakatani, A.and shibutani, Y.: ""Dislocation Nucleation from a Crack-Tip under In-Plane Shear (Molecular Dynamics Study of Influence of Kink of Crack Front and Dislocation Line) "" Acta Mechanica Solida Sinica. Vol.8 (S.Issue). 53-57 (1995)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kitagawa, H., Nakatani, A., Shibutani, Y.and Nakatani, K.: ""Molecular Dynamics Study on Ductile Crack Process (Effect of Temperature on Dislocation Nucleation) "" Material Science Research International. 1-1. 11-16 (1995)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kitagawa, H,Nakatani, A,Konishi, H and Ujita, Y: "Localized Deformation on Silicon Iron Sheet (Numerical Simulation of bcc Crystal based on Crystal Plasticity Theory)" Trans.JSME,Ser.A. 61-590. 2259-2263 (1995)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shibutani, Y.and Kitagawa, H: "Multifractals of Surface Microstructures by Wavelet Transform" Trans.JSME., Ser.A. 61-591. 2501-2507 (1995)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Saitoh, K., Kitagawa, H., Shibutani, Y.and Nakatani, A.: ""Dynamic Rearrangement in Atomic Structure Induced by Interaction between Grain Boudary and Vacancy"" Dynamic Plasticity and Structural Behaviors, Proc.of Plasticity '95. 309-312 (1995)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nakatani, K., Kitagawa, H.and Nakatani, A.: "Molecular Dynamics Simulation of the Local Strucure and Internal Stress of Single-Component Amorphous Metal" Trans.JSME., Ser.A. 62-595. 847-852 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kitagawa, H,Nakatani, A,Ogata, S,Saitoh, K and Maegawa, Y.: "Molecular Dynamics Study of Stress-Induced Migration near Al Grain Boundary" Trans.JSME., Ser.A. 62-595. 853-858

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kitagawa, H.and Saitoh, K.: ""Molecular Dynamics Study on Stress-Induced Migration near Aluminum Grain Boundary"" International Workshop on Computer Modelling and Simulation for Material Design, NRIM,Tukuba Japan.(1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 北川 浩,ほか4名: "Al粒界近傍のストレスマイグレーションの分子動力学解析" 日本機械学会論文集 A編. 62(印刷中). (1996)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 中谷敬子,ほか2名: "分子動力学法による単元系アモルファス金属の微視的空間構造の評価" 日本機械学会論文集 A編. 62(印刷中). (1996)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Saitoh,K.,ほか3名: "Dynamic Rearrangement in Atomic Structure Induced by Interaction between Grain Boundary and Vecaicy" Proc. Plastivity 196. 309-312 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 北川 浩,ほか4名: "Al粒界近傍の原子拡散(有効媒質理論1288第一原理的評価)" 日本機械学会講演論文集. 95-4. 481-482 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 北川浩,ほか2名: "分子動力学計算によるAlNセラミックスの力学的・熱的特性の評価" 日本機械学会・原子・分子モデルを用いる材料強度評価シンポジウム講演論文集. 940-39. 24-29 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] 北川浩,ほか2名: "第一原理に基づくAlNa特性評価" 日本機械学会関西支部第69期定時総会講演論文集. 944-1. 237-239 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] A.Nakatani,他3名: "Molecular Dynamics Study on Ductile Cradc Process(Effeot of Temperatune on Dislocatoin Nacleation)" Material Science Research International. (掲載予定). (1995)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] 北川浩,ほか2名: "分子動力学法を用いた単元素アモルファス構造生成変形挙動解析" 日本機械学会第72期通常総会講演論文集. (発表予定). (1995)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書

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公開日: 1994-04-01   更新日: 2016-04-21  

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