次世代高強度鋼の変形のマルチスケールモデリング

• 研究課題/領域番号: 20360055
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 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: 尾方 成信 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (20273584)
• 研究分担者: 君塚 肇 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (60467511)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円); 2010年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2009年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2008年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
• キーワード: マルチスケールモデリング / 変形 / 高強度鋼 / フェーズフィールド法 / 不純物拡散 / 分子動力学法 / 第一原理計算法 / フェーズフィールド / 第一原理計算 / 分子動力学計算 / 固溶元素 / 拡散 / 積層欠陥エネルギー / 転位芯エネルギー

研究概要

第一原理計算法、分子動力学計算法、フェーズフィールド計算手法を用いて、次世代高強度鋼の変形を第一原理的に解析するためのマルチスケールモデリングの枠組みを構築し、これを用いて、鋼の組織形成、鋼中の不純物拡散、変形時の内部構造および不純物分布の時間発展、鉄の延性・脆性・靭性の数値解析を行い、次世代鋼開発に必要な基礎的知見を獲得した。

研究成果

• [雑誌論文] Effect of Temperature on Fast Hydrogen Diffusion in Iron (2011)
  • 著者名/発表者名: 君塚肇, 森英喜, 尾方成信
  • 雑誌名: Physical Review B Vol83, No.16 ページ: 94110-94110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microscopic Phase Fieldモデルを用いたBCC鉄の刃状およびらせん転位芯構造とパイエルスポテンシャルの評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 森英喜, 君塚肇, 尾方成信
  • 雑誌名: 日本金属学会誌 Vol.75, No.2 ページ: 104-109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Temperature on Fast Hydrogen Diffusion in Iron (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Kimizuka, H.Mori, S.Ogata
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microscopic Phase Fieldモデルを用いたBCC鉄の刃状およびらせん転位芯構造とパイエルスポテンシャルの評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 森英喜, 君塚肇, 尾方成信
  • 雑誌名: 日本金属学会誌 巻: 75 ページ: 104-109
  • 査読あり
• [雑誌論文] 分子動力学法によるFCC材料の局所せん断変形に対する安定性の評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 牛田裕己, 尾方成信, 君塚肇
  • 雑誌名: 材料 巻: 60 ページ: 71-78
  • 査読あり
• [雑誌論文] 分子動力学法によるFCC材料の局所せん断変形に対する安定性の評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 牛田裕己, 尾方成信, 君塚肇
  • 雑誌名: 材料 Vol.60, No.1 ページ: 71-78
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparison of the Dislocation Density in Martensitic Steels Evaluated by Some X-ray Diffusion Methods (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Takebayashi, T.Kunieda, N.Yoshinaga, K.Ushioda, S.Ogata
  • 雑誌名: ISIJ International Vol.50, No.6 ページ: 875-882
  • 査読あり
• [雑誌論文] 固体材料におけるモデリングとシミュレーション (2010)
  • 著者名/発表者名: 尾方成信
  • 雑誌名: 応用数理 Vol.20, No.1 ページ: 57-63
  • NAID: 110007580766
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparison of the Dislocation Density in Martensitic Steels Evaluated by Some X-ray Diffusion Methods (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Takebayashi, T.Kunieda, N.Yoshinaga, K.Ushioda, S.Ogata
  • 雑誌名: ISIJ International 巻: 50 ページ: 875-882
  • 査読あり
• [雑誌論文] DFT-based FEM analysis of nonlinear effects on indentation process in diamond crystal (2010)
  • 著者名/発表者名: N.Toda, H.Kimizuka, S.Ogata
  • 雑誌名: International Journal of Mechanical Science 52 ページ: 303-308
  • 査読あり
• [雑誌論文] 固体材料におけるモデリングとシミュレーション (2010)
  • 著者名/発表者名: 尾方成信
  • 雑誌名: 応用数理 20(印刷中)
  • NAID: 110007580766
  • 査読あり
• [雑誌論文] Toughness scales from first-principles (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Ogata, J.Li
  • 雑誌名: Vol.106, No.11 ページ: 113534-113534
  • 査読あり
• [雑誌論文] 経路積分セントロイド分子動力学法によるBCC 金属中の水素拡散性とその温度依存性の評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 君塚肇, 森英喜, 牛田裕己, 尾方成信
  • 雑誌名: 日本金属学会誌 Vol.73, No.8 ページ: 571-576
  • NAID: 10025156848
  • 査読あり
• [雑誌論文] 第一原理計算によるBCC鉄の一般化積層欠陥エネルギー表面に基づいた転位構造とパイエルス応力の評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 森英喜, 君塚肇, 尾方成信
  • 雑誌名: 日本金属学会誌 Vol.73, No.8 ページ: 565-600
  • 査読あり
• [雑誌論文] 第一原理計算によるBCC鉄の一般化積層欠陥エネルギー表面に基づいた転位構造とパイエルス応力の評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 森英喜, 君塚肇, 尾方成信
  • 雑誌名: 日本金属学会誌 73 ページ: 565-600
  • 査読あり
• [雑誌論文] 経路積分セントロイド分子動力学法によるBCC金属中の水素拡散性とその温度依存性の評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 君塚肇, 森英喜, 牛田裕己, 尾方成信
  • 雑誌名: 日本金属学会誌 73 ページ: 571-576
  • NAID: 10025156848
  • 査読あり
• [雑誌論文] Toughness Scale from First Principles, (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Ogata, J.Li
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 106 ページ: 113534-113534
  • 査読あり
• [雑誌論文] Density-functional-theory-based finite-element analysis of diamond single crystal (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Toda, H. Kimizuka, S. Ogata
  • 雑誌名: Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering 3(印刷中)
  • NAID: 130000106331
  • 査読あり
• [学会発表] 鉄中水素の量子拡散と捕捉ダイナミクスの温度効果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 君塚肇, 山田和弘, 尾方成信
  • 学会等名: 日本金属学会2011年春期大会
  • 発表場所: 東京都市大学
  • 年月日: 2011-03-25
• [学会発表] 材料のナノスケール力学とその数値解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 尾方成信
  • 学会等名: 関西大学第15回先端技術シンポジウム
  • 発表場所: 関西大学(招待講演)
  • 年月日: 2011-01-13
• [学会発表] BCC鉄における水素の粒界・転位・表面拡散の量子動力学 (2010)
  • 著者名/発表者名: 君塚肇, 山田和弘, 尾方成信
  • 学会等名: 第20回日本MRS学術シンポジウム
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2010-12-21
• [学会発表] 欠陥場-拡散場相互作用系のマイクロスコピックフェーズフィールドモデリング (2010)
  • 著者名/発表者名: 森英喜, 竹中唯太, 君塚肇, 尾方成信
  • 学会等名: 第20回日本MRS学術シンポジウム
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2010-12-21
• [学会発表] 欠陥場-拡散場相互作用系のマイクロスコピックフェーズフィールドモデリング (2010)
  • 著者名/発表者名: 森英喜, 竹中唯太, 君塚肇, 尾方成信
  • 学会等名: 第20回日本MRS学術シンポジウム
  • 発表場所: 横浜(招待講演)
  • 年月日: 2010-12-21
• [学会発表] Microscopic Phase Field Study of Hydrogen Transport by Dislocation in BCC Iron (2010)
  • 著者名/発表者名: 森英喜, 竹中唯太, 君塚肇, 尾方成信
  • 学会等名: MRS Fall Meeting
  • 発表場所: 米国・ボストン
  • 年月日: 2010-12-02
• [学会発表] First Principes Constitutive Equation for Nonlinear Elasticity (2010)
  • 著者名/発表者名: 尾方成信, 君塚肇
  • 学会等名: MRS Fall Meeting
  • 発表場所: 米国・ポストン
  • 年月日: 2010-12-02
• [学会発表] Fist Principle Constitutive Equation for Nonlinear Elasticity (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Ogata, H.Kimizuka
  • 学会等名: MRS Fall Meeting
  • 発表場所: アメリカ・ボストン
  • 年月日: 2010-12-02
• [学会発表] Microscopic Phase Field Study of Hydrogen Transport by Dislocation in BCC Iron (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Mori, Y.Takenaka, H.Kimizuka., S.Ogata
  • 学会等名: MRS Fall Meeting
  • 発表場所: アメリカ・ボストン
  • 年月日: 2010-12-02
• [学会発表] 鉄における水素の拡散・捕捉現象の量子動力学シミュレーション (2010)
  • 著者名/発表者名: 君塚肇, 山田和弘, 森英喜, 尾方成信
  • 学会等名: 第24回分子シミュレーション討論会
  • 発表場所: 福井
  • 年月日: 2010-11-24
• [学会発表] Dynamic Process in Nanoscale Systems (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Ogata
  • 学会等名: Seminar of School of Mater.Sci.and Eng., Shanghai Jiaoton Univ.
  • 発表場所: 中国・上海(招待講演)
  • 年月日: 2010-09-29
• [学会発表] Dynamics Process in Nanoscale Systems (2010)
  • 著者名/発表者名: 尾方成信
  • 学会等名: IUMRS-ICA2010 11^<th> Int. Conf. in Asia
  • 発表場所: 中国・青島
  • 年月日: 2010-09-26
• [学会発表] Modeling of Slow Dynamics in Nanoscale Systems (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Ogata
  • 学会等名: IUMRS-ICA2010 IUMRS 11^<th> Int.Conf.in Asia
  • 発表場所: 中国・青島(招待講演)
  • 年月日: 2010-09-26
• [学会発表] フェーズフィールド法を用いた転位の運動と水素拡散の相互作用解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森英喜, 竹中唯太, 君塚肇, 尾方成信
  • 学会等名: 日本金属学会2010秋季大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2010-09-25
• [学会発表] フェーズフィールド法を用いた転位の運動と水素拡散の相互作用解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森英喜, 竹中唯太, 君塚肇, 尾方成信
  • 学会等名: 日本金属学会2010年秋季大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2010-09-25
• [学会発表] 経路積分分子動力学法による鉄中の転位近傍における水素挙動解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山田和弘, 君塚肇, 尾方成信
  • 学会等名: 日本機械学会第23回計算力学講演会
  • 発表場所: 北見
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] フェーズフィールドモデルを用いた転位の運動に水素が与える影響の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森英喜, 竹中唯太, 君塚肇, 尾方成信
  • 学会等名: 日本機械学会第23回計算力学講演会
  • 発表場所: 北見
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] 鉄中炭素挙動と炭素が鉄の力学的特性に与える影響の原子レベル解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 毛利圭佑, 森英喜, 君塚肇, 尾方成信
  • 学会等名: 日本機械学会第23回計算力学講演会
  • 発表場所: 北見
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] 鉄中炭素挙動と炭素が鉄の力学的特性に与える影響の原子レベル解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 毛利圭佑, 森英喜, 君塚肇, 尾方成信
  • 学会等名: 日本機械学会第23回計算力学講演会
  • 発表場所: 北見工業大学
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] フェーズフィールドモデルを用いた転位の運動に水素が与える影響の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森英喜, 竹中唯太, 君塚肇, 尾方成信
  • 学会等名: 日本機械学会第23回計算力学講演会
  • 発表場所: 北見工業大学
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] 経路積分分子動力学法による鉄中の転位近傍における水素挙動解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山田和弘, 君塚肇, 尾方成信
  • 学会等名: 日本機械学会第23回計算力学講演会
  • 発表場所: 北見工業大学
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] 量子揺らぎを考慮したFe結晶中の格子欠陥近傍における水素状態解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 君塚肇, 森英喜, 尾方成信
  • 学会等名: 日本物理学会2010年秋季大会(特性関係)
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] 量子揺らぎを考慮したFe結晶中の格子欠陥近傍における水素状態解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 君塚肇, 森英喜, 尾方成信
  • 学会等名: 日本物理学会2010年秋季大会(物性関係)
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] Quantum Dynamics Study of Hydrogen Diffusion in Iron with Lattice Defects (2010)
  • 著者名/発表者名: 君塚肇, 森英喜, 尾方成信
  • 学会等名: Conference on Multiscale Materials Modeling
  • 発表場所: ドイツ・フライブルグ
  • 年月日: 2010-09-06
• [学会発表] 構造材料の力学挙動のナノスケールからの理解 (2010)
  • 著者名/発表者名: 尾方成信
  • 学会等名: 東北大学金属研究所シンポジウム
  • 発表場所: 東北
  • 年月日: 2010-07-26
• [学会発表] 構造材料の力学挙動のナノスケールからの理解 (2010)
  • 著者名/発表者名: 尾方成信
  • 学会等名: 東北大学金属研究所シンポジウム
  • 発表場所: 東北大学金属材料研究所(招待講演)
  • 年月日: 2010-07-26
• [学会発表] Modeling of Dynamic Process in Nanoscale Systems (2010)
  • 著者名/発表者名: 尾方成信
  • 学会等名: Int. Symp. on Multi-scale Modeling and Simulatio of Materials
  • 発表場所: 中国・瀋陽
  • 年月日: 2010-07-10
• [学会発表] Modeling of Dynamic Processes in Nanoscale Systems (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Ogata
  • 学会等名: Int.Symp.on Multi-scale Modeling and Simulation of Materials(招待講演)
  • 発表場所: 中国・藩陽
  • 年月日: 2010-07-10
• [学会発表] 原子密度汎関数理論による二元系材料の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 伊東勝道, 松野喬幸, 君塚肇, 尾方成信
  • 学会等名: 日本機械学会関西学生会平成21年度卒業研究発表会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-03-15
• [学会発表] 鉄中炭素挙動の原子レベル解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 毛利圭佑, 水野惠太, 君塚肇, 尾方成信
  • 学会等名: 日本機械学会関西学生会平成21年度卒業研究発表会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-03-15
• [学会発表] 短距離分子動力学シミュレーションのGPUへの実装と評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 豊永翔, 石井明男, 君塚肇, 尾方成信
  • 学会等名: 日本機械学会関西学生会平成21年度卒業研究発表会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-03-15
• [学会発表] 格子欠陥-固溶物相互作用系の並列フェーズフィールド解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 竹中唯太, 君塚肇, 尾方成信
  • 学会等名: 日本機械学会関西学生会平成21年度卒業研究発表会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-03-15
• [学会発表] 鉄中水素拡散における非線形ダイナミクス (2010)
  • 著者名/発表者名: 君塚肇, 森英喜, 尾方成信
  • 学会等名: 第5回非線形テクノサイエンス講演会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2010-03-08
• [学会発表] Quantum and Thermal Effects in Hydrogen Diffusion in BCC iron (2009)
  • 著者名/発表者名: 君塚肇, 森英喜, 牛田裕己, 尾方成信
  • 学会等名: MRS Fall Meeting
  • 発表場所: 米国・ボストン
  • 年月日: 2009-12-01
• [学会発表] Quantum and Thermal Effects in Hydrogen Diffusion (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Kimizuka, H.Mori, H.Ushida, S.Ogata
  • 学会等名: MRS fall meeting
  • 発表場所: アメリカ・ボストン
  • 年月日: 2009-12-01
• [学会発表] Length Scale of Thermodynamic, Kinetic, and Mechanical Stabilities of Metallic Glass (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Ushida, S.Ogata, H.Kimizuka
  • 学会等名: MRS fall meeting
  • 発表場所: アメリカ・ボストン
  • 年月日: 2009-12-01
• [学会発表] マルチレプリカ分子動力学モデリング法とその応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 石井明男, 牛田裕己, 君塚肇, 尾方成信
  • 学会等名: 日本機械学会第22回計算力学講会
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2009-10-10
• [学会発表] マルチレプリカ分子動力学モデリング法とその応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 石井明男, 牛田裕己, 君塚肇, 尾方成信
  • 学会等名: 日本機械学会第22回計算力学講演会
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2009-10-10
• [学会発表] 原子密度汎関数理論を用いた原子スケールでの材料中欠陥場発展の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 松野喬幸, 君塚肇, 尾方成信
  • 学会等名: 日本機械学会第22回計算力学講演会
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2009-10-10
• [学会発表] メタダイナミクス法による有限温度及び応力下における材料中の局所安定性の評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 牛田裕己, 君塚肇, 尾方成信
  • 学会等名: 日本機械学会第22回計算力学講演会
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2009-10-10
• [学会発表] 第一原理密度汎関数法に基づくダイヤモンド結晶体の弾性大変形挙動の有限要素解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 君塚肇, 戸田直大, 尾方成信
  • 学会等名: 日本機械学会第22回計算力学講演会
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2009-10-10
• [学会発表] 有限温度におけるα鉄中の水素挙動の量子ダイナミクス解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 君塚肇, 森英喜, 尾方成信
  • 学会等名: 日本材料学会第14回分子動力学シンポジウム
  • 発表場所: 松山
  • 年月日: 2009-05-22
• [学会発表] メタダイナミクス法による材料中の熱力学的局所安定性の評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 牛田裕己, 君塚肇, 尾方成信
  • 学会等名: 日本材料学会第14回分子動力学会第14回分子動力学シンポジウム
  • 発表場所: 松山
  • 年月日: 2009-05-22
• [学会発表] 原子密度汎関数理論による原子スケールにおける長時間現象の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 松野喬幸, 君塚肇, 尾方成信
  • 学会等名: 日本材料学会第14回分子動力学シンポジウム
  • 発表場所: 松山
  • 年月日: 2009-05-22
• [学会発表] 原子密度汎関数理論による原子スケールにおける長時間現象の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 松野喬幸, 君塚肇, 尾方成信
  • 学会等名: 第14回分子動力学シンポジウム
  • 発表場所: 松山
  • 年月日: 2009-05-22
• [学会発表] メタダイナミクス法による材料中の熱力学的局所安定性の評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 牛田裕己, 君塚肇, 尾方成信
  • 学会等名: 第14回分子動力学シンポジウム
  • 発表場所: 松山
  • 年月日: 2009-05-22
• [学会発表] 有限温度におけるα鉄中の水素挙動の量子ダイナミクス解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 君塚肇, 森英喜, 尾方成信
  • 学会等名: 第14回分子動力学シンポジウム
  • 発表場所: 松山
  • 年月日: 2009-05-22
• [学会発表] 経路積分分子動力学法によるBCC鉄中の格子間水素の拡散挙動 (2009)
  • 著者名/発表者名: 君塚肇, 牛田裕己, 森英喜, 尾方成信
  • 学会等名: 日本材料学会第14回計算工学講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-05-12
• [学会発表] GPUにおける多目的分子シミュレーションプログラムの開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 石井明男, 君塚肇, 尾方成信
  • 学会等名: 第14回計算工学講演会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2009-05-12
• [学会発表] 経路積分分子動力学法によるBCC鉄中の格子間水素の拡散挙動 (2009)
  • 著者名/発表者名: 君塚肇, 牛田裕己, 森英喜, 尾方成信
  • 学会等名: 第14回計算工学講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-05-12
• [学会発表] Modeling of Slow Dynamics Process in Nanoscale System (2009)
  • 著者名/発表者名: 尾方成信
  • 学会等名: ICCES09
  • 発表場所: タイ・プーケット
  • 年月日: 2009-04-08
• [学会発表] Modeling of Slow Dynamics Process in Nanoscale System (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Ogata
  • 学会等名: ICCES 09
  • 発表場所: タイ・プーケット
  • 年月日: 2009-04-08