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結晶塑性における非平衡臨界挙動の多様性の探求

研究課題

研究課題/領域番号 16K17764
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 数理物理・物性基礎
研究機関金沢大学

研究代表者

新山 友暁  金沢大学, 機械工学系, 助教 (00583858)

研究協力者 下川 智嗣  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2016年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワード自己組織化臨界 / 塑性変形 / 結晶 / アモルファス固体 / ベキ乗則 / 転位 / 結晶粒界 / 物性基礎論 / 非平衡・非線形物理学
研究成果の概要

結晶材料におけるベキ分布で特徴付けられる臨界的な塑性変形挙動に対して、固体材料の個別的な性質(とくに格子構造や各種の欠陥生成エネルギーおよび初期欠陥構造)が及ぼす影響を調べた。この結果、結晶粒界や不規則固体における緩和構造などの初期構造は分布の最大規模のみに影響し、普遍性に関係する指数には影響しなかった。一方で、異なる格子構造をもつ材料種間では差異がみられたが、同じ格子構造をもつ系においても異なる指数を示すものがあった。これは積層欠陥エネルギーの違いが転位の運動自由度に影響した結果であると推測され、固体の個別的な性質が塑性変形の臨界挙動の普遍性に影響しうることが示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

結晶材料の塑性現象は金属構造材料の変形に対応し、その使用時の耐久性や加工性能などと密接に関わっている。本課題は、この塑性現象を非平衡物理学の文脈から問い直すアプローチである。この文脈では、結晶塑性全体をひとつの描像で記述することが想定されていたが、これは臨界挙動に期待される普遍性に依拠していた。これに対して、本課題の結果は、結晶塑性には多様性が包含されており、材料固有の特性を加味する必要があることを明らかにした。このことは、他の非平衡系の臨界挙動においても多様性の影響が無視できないということを示唆しており、材料科学だけでなく非平衡物理学の文脈においても新たな課題を提起することにつながった。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 5件、 招待講演 7件)

  • [雑誌論文] 単結晶材料におけるモードI き裂の断続的な進展ダイナミクス2018

    • 著者名/発表者名
      新山 友暁, 下川 智嗣, 藤元 大志
    • 雑誌名

      材料

      巻: 67 号: 2 ページ: 222-228

    • DOI

      10.2472/jsms.67.222

    • NAID

      130006386396

    • ISSN
      0514-5163, 1880-7488
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 焼なましが非平衡粒界からの転位放出現象に及ぼす影響2018

    • 著者名/発表者名
      木下 恵介、新山 友暁、下川 智嗣
    • 雑誌名

      材料

      巻: 67 号: 2 ページ: 256-262

    • DOI

      10.2472/jsms.67.256

    • NAID

      130006386371

    • ISSN
      0514-5163, 1880-7488
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Barrier effect of grain boundaries on the avalanche propagation of polycrystalline plasticity2016

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Niiyama, Tomotsugu Shimokawa
    • 雑誌名

      Physical Review B rapid communications

      巻: 94 号: 14 ページ: 140102-140102

    • DOI

      10.1103/physrevb.94.140102

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 結晶の臨界塑性挙動における材料固有性 分子動力学シミュレーションによる解析2019

    • 著者名/発表者名
      新山友暁, 下川智嗣
    • 学会等名
      日本物理学会2019年春季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 原子シミュレーションによる結晶と非晶質の混在組織における力学特性解析2018

    • 著者名/発表者名
      園田郁未, 下川 智嗣, 新山友暁
    • 学会等名
      日本機械学会 M&M2018材料力学カンファレンス
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 固体材料の塑性現象における突発的・臨界的な変形挙動2018

    • 著者名/発表者名
      新山友暁, 下川智嗣, 譯田真人, 石井明男, 尾方成信, 波多野恭弘
    • 学会等名
      第59回高圧討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] System-spanning shear avalanches induced by thermal structural relaxation in metallic glasses2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Niiyama, Masato Wakeda, Tomotsugu Shimokawa, Shigenobu Ogata
    • 学会等名
      The 9th International Conference on Multiscale Materials Modeling
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evolution of shear deformation avalanches in annealed metallic glasses2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Niiyama, Masato Wakeda, Tomotsugu Shimokawa, Shigenobu Ogata
    • 学会等名
      Physics of Jammed Matter
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] アモルファス固体における雪崩的な塑性変形の成長挙動の解析2018

    • 著者名/発表者名
      新山友暁, 譯田真人, 下川智嗣, 尾方成信
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 規則・不規則混合固体材料の強さと変形機構の検討2018

    • 著者名/発表者名
      原一輝, 新山友暁, 下川智嗣
    • 学会等名
      第3回マルチスケール材料力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 熱的構造緩和を加えた金属ガラスにおける雪崩的な塑性挙動と変形局在化2018

    • 著者名/発表者名
      新山友暁, 譯田真人, 下川智嗣, 尾方成信
    • 学会等名
      第3回マルチスケール材料力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Mechanical Behaviors Affected by Defect Structures and Intermittent Plasticity in Nano-Scale Materials2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Niiyama,Tomotsugu Shimokawa
    • 学会等名
      The 2018 MRS Spring Meeting & Exhibit
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] アモルファス固体における雪崩的な塑性変形の空間構造2017

    • 著者名/発表者名
      新山友暁, 譯田真人, 下川智嗣, 尾方成信
    • 学会等名
      日本物理学会2017年春季大会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2017-03-20
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 材料塑性に内在する雪崩的な集団挙動とその原子スケールダイナミクス2017

    • 著者名/発表者名
      新山友暁, 譯田真人, 尾方成信, 下川智嗣
    • 学会等名
      日本金属学会2017年春期講演大会
    • 発表場所
      首都大学東京
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 固体材料の間欠的な塑性変形とその微視的特性2017

    • 著者名/発表者名
      新山友暁
    • 学会等名
      日本材料学会北陸信越支部特別講演会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2017-01-23
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 金属ガラスにおける雪崩的な塑性変形の時間的および空間的な発展特性2017

    • 著者名/発表者名
      新山友暁, 譯田真人, 下川智嗣, 尾方成信
    • 学会等名
      マルチスケール材料力学シンポジウム(第22回分子動力学シンポジウム・第10回マイクロマテリアルシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] モードIき裂の進展現象に対する温度依存性と統計的性質2017

    • 著者名/発表者名
      藤元大志,新山友暁,下川智嗣
    • 学会等名
      マルチスケール材料力学シンポジウム(第22回分子動力学シンポジウム・第10回マイクロマテリアルシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 二原子混合固体モデルにおける内部力学場の発展と変形機構の関係2017

    • 著者名/発表者名
      原一輝,新山友暁,下川智嗣
    • 学会等名
      マルチスケール材料力学シンポジウム(第22回分子動力学シンポジウム・第10回マイクロマテリアルシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 塑性現象における間欠的な変形ダイナミクスとその統計的性質2017

    • 著者名/発表者名
      新山友暁
    • 学会等名
      レアイベントの科学
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] アモルファス固体における雪崩的な塑性変形の空間構造 II2017

    • 著者名/発表者名
      新山友暁, 譯田真人, 下川智嗣, 尾方成信
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] アモルファス金属の雪崩的な塑性伝播特性に対する熱的構造緩和の影響2017

    • 著者名/発表者名
      新山友暁, 譯田真人, 下川智嗣, 尾方成信
    • 学会等名
      第31回分子シミュレーション討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 結晶と非晶質から成る材料の力学特性と変形挙動2017

    • 著者名/発表者名
      原一輝, 下川智嗣, 新山友暁
    • 学会等名
      第31回分子シミュレーション討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 結晶材料における不連続な亀裂進展ダイナミクス2017

    • 著者名/発表者名
      藤元大志, 新山友暁, 下川智嗣
    • 学会等名
      第31回分子シミュレーション討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 材料の塑性現象における地震に類似した変形挙動の原子シミュレーション2017

    • 著者名/発表者名
      新山友暁
    • 学会等名
      地震活動の物理2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 様々な混合比から成る二原子材料モデルの構造・組織と力学特性の関係2016

    • 著者名/発表者名
      原 一輝, 新山友暁, 下川智嗣
    • 学会等名
      日本金属学会・日本鉄鋼協会北陸信越支部連合講演会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2016-12-03
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Atomistic Simulations for the Interaction between Grain Boundaries and Avalanche Motion of Dislocations2016

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Niiyama, Tomotsugu Shimokawa
    • 学会等名
      Dislocations 2016
    • 発表場所
      Purdue University, West Lafayette, USA
    • 年月日
      2016-09-19
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 転位の集団運動による間欠的な塑性変形と結晶粒界の相互作用2016

    • 著者名/発表者名
      新山 友暁, 下川 智嗣
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2016-09-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Interactions between Collective Dislocation Motion and Grain Boundaries in Metals2016

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Niiyama, Tomotsugu Shimokawa
    • 学会等名
      THE 9TH PACIFIC RIM INTERNATIONAL CONFERENCE ON ADVANCED MATERIALS AND PROCESSING (PRICM9)
    • 発表場所
      Kyoto International Conference Center, Kyoto, Japan
    • 年月日
      2016-08-01
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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