| 研究課題/領域番号 |
20K22393
|
|---|
| 研究種目 |
研究活動スタート支援
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 審査区分 |
0301:材料力学、生産工学、設計工学、流体工学、熱工学、機械力学、ロボティクス、航空宇宙工学、船舶海洋工学およびその関連分野
|
|---|
| 研究機関 | 東京農工大学 |
|---|
研究代表者 |
三好 英輔 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70880962)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-09-11 – 2022-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
|
| 配分額 *注記 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
|
|---|
| キーワード | 材料微視組織 / 再結晶 / 粒成長 / 粒界 / フェーズフィールド法 / 分子動力学 / データ同化 / HPC / 結晶粒成長 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
材料製品の高性能化のためには，加工熱処理工程で生じる再結晶・粒成長（新規結晶の核生成・成長に伴う材料組織変化現象）の適切な予測と制御が鍵となる．本研究では，原子の運動を直接扱う分子動力学法，連続体スケールを扱うフェーズフィールド法という異なる材料組織予測モデルをデータ科学を介して融合し，各手法の長所を相補活用したマルチスケール再結晶・粒成長モデルを新たに開発するとともに，高速な変形解析法を構築し同モデルと連成する．これにより，従来にない高精度な加工熱処理シミュレーションを実現し，材料開発の加速に向けた新しい基盤を提供する．
|
| 研究成果の概要 |
本研究は，従来の再結晶・粒成長シミュレーション手法の抱えてきた「物性値」「再結晶核生成」「計算規模」の不備不足を解決し，材料組織予測の大幅な高度化をもたらすことを目的に実施した．具体的には，連続体スケールのフェーズフィールド（PF）モデルと，原子スケールの分子動力学（MD）計算をデータ科学・高性能計算により融合することで，未知の粒界物性値を抽出する新しい物性評価法を構築した．さらに，再結晶核形成の主要メカニズムである異常粒成長現象に対し，大規模PF計算による系統的評価を実施し，異常成長の発現条件の精密な定量化に成功した．
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
再結晶・粒成長に伴う材料組織変化の高精度予測・制御は，合金添加に頼らず材料の性能を引き出す「材料組織設計」において極めて重要である．しかしながら，従来の数値手法は「物性値」「再結晶核生成」「計算規模」に課題があり，実組織予測への適用は停滞していた．本研究では，PF法・MD法・データ科学・高性能計算を横断的に用いることで，物性値取得法の確立や核生成条件の同定を推し進め，上記課題に解決方策を与えた．これらは，材料学・計算科学における先端的研究の融合を通じて，組織設計技術の高度化による材料開発加速に向けた基盤を提示したものであり，学術・産業面での貢献が期待できる．
|
