フェーズフィールド・クリスタル法による新しいマルチスケール材料特性評価手法の開発

• 研究課題/領域番号: 21760074
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機械材料・材料力学
• 研究機関: 京都工芸繊維大学
• 研究代表者: 高木 知弘 京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 准教授 (50294260)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2010年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2009年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 機械力学・材料力学 / フェーズフィールド法 / 数値シミュレーション / 計算物理 / 格子欠陥 / 機械材料・材料力学

研究概要

フェーズフィールド・クリスタル法を用いた多結晶体の変形シミュレーションを行い,温度・ひずみ速度・粒サイズ依存性を表現できることを示した.また,GPGPUをフェーズフィールドシミュレーションに適用し,70倍程度の高速化を達成した.さらに,マルチフェーズフィールド法を用いた再結晶シミュレーションを行い,集合組織形成のためには粒界エネルギーとモビリティーの方位差依存性特性が重要であることを示した.

研究成果

• [雑誌論文] GPU-accelerated phase-field simulation of dendritic solidification in a binary alloy (2011)
  • 著者名/発表者名: A.Yamanaka, T.Aoki, S.Ogawa, T.Takaki
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth Vol.318 ページ: 40-45
  • 査読あり
• [雑誌論文] GPUによるマルチフェーズフィールドシミュレーション (2010)
  • 著者名/発表者名: 山中晃徳, 小川慧, 青木尊之, 高木知弘
  • 雑誌名: 日本計算工学会論文集 Vol.2010 ページ: 2010000-2010000
  • NAID: 130008056212
  • 査読あり
• [雑誌論文] フェーズフィールド法の基礎と応用(21)-フェーズフィールド・クリスタル法その2- (2010)
  • 著者名/発表者名: 高木知弘
  • 雑誌名: 機械の研究 Vol.62, No.11 ページ: 1075-1082
  • NAID: 40017361265
• [雑誌論文] フェーズフィールド法の基礎と応用(20)-フェーズフィールド・クリスタル法その1- (2010)
  • 著者名/発表者名: 高木知弘
  • 雑誌名: 機械の研究 Vol.62, No.10 ページ: 967-972
  • NAID: 40017326296
• [雑誌論文] Static recrystallization simulations starting from predicted deformation microstructure by coupling multi-phase-field method and finite element method based on crystal plasticity (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Takaki, Y.Tomita
  • 雑誌名: International Journal of Mechanical Sciences Vol.52 ページ: 320-328
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of temperature and grain size on phase-field-crystal deformation simulation (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Hirouchi, T.Takaki, Y.Tomita
  • 雑誌名: International Journal of Mechanical Sciences Vol.52 ページ: 309-319
  • 査読あり
• [雑誌論文] Elastoplastic phase-field simulation of martensitic transformation with plastic deformation in polycrystal (2010)
  • 著者名/発表者名: A.Yamanaka, T.Takaki, Y.Tomita
  • 雑誌名: International Journal of Mechanical Sciences Vol.52 ページ: 245-250
  • 査読あり
• [雑誌論文] GPU-accelerated phase-field simulation of dendritic solidification in a binary alloy (2010)
  • 著者名/発表者名: A.Yamanaka
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: Vol.318 ページ: 40-45
  • 査読あり
• [雑誌論文] GPUによるマルチフェーズフィールドシミュレーション (2010)
  • 著者名/発表者名: 山中晃徳
  • 雑誌名: 日本計算工学会論文集 巻: Vol.2010
  • 査読あり
• [雑誌論文] フェーズフィールド法の基礎と応用(21)-フェーズフィールド・クリスタル法その2- (2010)
  • 著者名/発表者名: 高木知弘
  • 雑誌名: 機械の研究 巻: Vol.62 ページ: 1075-1082
  • NAID: 40017361265
• [雑誌論文] フェーズフィールド法の基礎と応用(20)-フェーズフィールド・クリスタル法その1- (2010)
  • 著者名/発表者名: 高木知弘
  • 雑誌名: 機械の研究 巻: Vol.62 ページ: 967-972
  • NAID: 40017326296
• [雑誌論文] Static recrystallization simulations starting from predicted deformation microstructure by coupling multi-phase-field method and finite element method based on crystal plasticity (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Takaki
  • 雑誌名: International Journal of Mechanical Sciences 52 ページ: 320-328
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of temperature and grain size on phase-field-crystal deformation simulation (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Hirouchi
  • 雑誌名: International Journal of Mechanical Sciences 52 ページ: 309-319
  • 査読あり
• [雑誌論文] Elastoplastic phase-field simulation of martensitic transformation with plastic deformation in polycrystal (2010)
  • 著者名/発表者名: A.Yamanaka
  • 雑誌名: International Journal of Mechanical Sciences 52 ページ: 245-250
  • 査読あり
• [学会発表] デンドライト競合成長過程のGPGPU Phase-Fieldシミュレーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 高木知弘
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第161回春季講演大会
  • 発表場所: 東京都市大学(東京)
  • 年月日: 2011-03-25
• [学会発表] デンドライト競合成長過程のGPGPU Phase-Fieldシミュレーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 高木知弘, 山中晃徳
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第161回春季講演大会
  • 発表場所: 東京都市大学
• [学会発表] Multi-phase-field法によるデンドライトの競合成長シミュレーション (2010)
  • 著者名/発表者名: 高木知弘
  • 学会等名: 日本機械学会第23回計算力学講演会
  • 発表場所: 北見工大
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] Multi-phase-field法によるデンドライトの競合成長シミュレーション (2010)
  • 著者名/発表者名: 高木知弘
  • 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(北見市)
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] Multi-phase-field simulation of columnar dendritic structure in forced flow (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Takaki
  • 学会等名: The 16th International Conference on Crystal Growth
  • 発表場所: 北京市 中国 Beijing International Convention Center
  • 年月日: 2010-08-08
• [学会発表] Phase-Field-Crystal法によるマルチスケールシミュレーション (2010)
  • 著者名/発表者名: 高木知弘
  • 学会等名: 第59回理論応用力学講演会
  • 発表場所: 日本学術会議
  • 年月日: 2010-06-09
• [学会発表] Phase-Field-Crystal法によるマルチスケールシミュレーション (2010)
  • 著者名/発表者名: 高木知弘
  • 学会等名: 第59回理論応用力学講演会
  • 発表場所: 日本学術会議(東京)
  • 年月日: 2010-06-09
• [学会発表] Multi-phase-field法の精度評価と粒成長シミュレーション (2010)
  • 著者名/発表者名: 高木知弘
  • 学会等名: 日本材料学会第59期学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2010-05-23
• [学会発表] Multi-phase-field法の精度評価と粒成長シミュレーション (2010)
  • 著者名/発表者名: 高木知弘
  • 学会等名: 日本材料学会第59期学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学(札幌市)
  • 年月日: 2010-05-23
• [学会発表] Material Design by Phase-Field Method, Finite Element Method and Molecular Dynamics Method (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Takaki
  • 学会等名: 2nd International Workshops on Advances in Computational Mechanics (IWACOM-II)
  • 発表場所: 横浜国際会議場
  • 年月日: 2010-03-30
• [学会発表] Material Design by Phase-Field Method, Finite Element Method and Molecular Dynamics Method (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Takaki
  • 学会等名: 2nd International Workshops on Advances in Computational Mechanics(招待講演)
  • 発表場所: 横浜国際会議場
  • 年月日: 2010-03-30
• [学会発表] Phase-Field-Crystal法による転位挙動評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高木知弘
  • 学会等名: 日本機械学会関西支部第85期定時総会講演会
  • 発表場所: 神戸大
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] 分子動力学法による金属ナノ多結晶体の変形シミュレーション (2010)
  • 著者名/発表者名: 長瀧貴陽, 高木知弘, 屋代如月
  • 学会等名: 日本機械学会関西支部第85期定時総会講演会
  • 発表場所: 神戸大
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] Phase-Field-Crystal法による転位挙動評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高木知弘
  • 学会等名: 日本機械学会関西支部第85期定時総会講演会
  • 発表場所: 神戸大学
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] 分子動力学法による金属ナノ多結晶体の変形シミュレーション (2010)
  • 著者名/発表者名: 長瀧貴陽
  • 学会等名: 日本機械学会関西支部第85期定時総会講演会
  • 発表場所: 神戸大学
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] Phase-Field Simulations Coupled to Lattice-Boltzmann Scheme for Dendritic Growth with Fluid Flow (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Takaki, T.Fukui, K.Morinishi
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on Cutting Edge of Computer Simulation of Solidification and Casting (CSSC2010)
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2010-02-04
• [学会発表] Phase-Field Simulations Coupled to Lattice-Boltzmann Scheme for Dendritic Growth with Fluid Flow (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Takaki
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on Cutting Edge of Computer Simulation of Solidification and Casting
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2010-02-04
• [学会発表] Multi-phase-field simulation of columnar dendritic structure in forced flow (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Takaki, H.Kashima, T.Fukui, F.
  • 学会等名: The 16th International Conference on Crystal Growth (ICCG-16)
  • 発表場所: Beijing International Convention Center, Beijing, China
• [学会発表] Phase-Field-Crystal法と分子動力学法の比較 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高木知弘
  • 学会等名: 第53回日本学術会議材料工学連合講演会
  • 発表場所: 京大会館
  • 年月日: 2009-10-20
• [学会発表] MPF-DRX法による熱間加工過程のマルチスケールシミュレーション (2009)
  • 著者名/発表者名: 高木知弘
  • 学会等名: 日本機械学会第22回計算力学講演会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2009-10-11
• [学会発表] Multi-phase-field modeling and simulation for static recrystallization (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Takaki, Y.Tomita
  • 学会等名: X International Conference on Computational Plasticity (COMPLAS X)
  • 発表場所: カタルーニャ工科大学,バルセロナ市,スペイン
  • 年月日: 2009-09-03
• [学会発表] Influence of Temperature and Grain-Size on Phase Field Crystal Deformation Simulation (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Hirouchi, T.Takaki, Y.Shibutani, Y.Tomita
  • 学会等名: X International Conference on Computational Plasticity (COMPLAS X)
  • 発表場所: カタルーニャ工科大学,バルセロナ市,スペイン
  • 年月日: 2009-09-03
• [学会発表] Multi-phase-field modeling and simulation for static recrystallization (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Takaki
  • 学会等名: X International Conference on Computational Plasticity
  • 発表場所: スペイン バルセロナ市
  • 年月日: 2009-09-03
• [学会発表] Influence of Temperature and Grain-Size on Phase Field Crystal Deformation Simulation (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Hirouchi
  • 学会等名: X International Conference on Computational Plasticity
  • 発表場所: スペイン バルセロナ市
  • 年月日: 2009-09-03
• [学会発表] Multi-Scale simulations during dynamic recrystallization using multi-phase-field method (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Takaki
  • 学会等名: The 2nd Symposium on Phase-Field Modelling in Materials Science, Aachen
  • 発表場所: Rolduc Abbey,アーヘン市,ドイツ
  • 年月日: 2009-09-01
• [学会発表] Effects of temperature and grain size on phase field crystal deformation simulation (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Hirouchi, T.Takaki, Y.Shibutani, Y.Tomita
  • 学会等名: The 2nd Symposium on Phase-Field Modelling in Materials Science, Aachen
  • 発表場所: Rolduc Abbey,アーヘン市,ドイツ
  • 年月日: 2009-09-01
• [学会発表] Multi-Scale simulations during dynamic recystallization using multi-phase-field method (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Takaki
  • 学会等名: The 2nd Symposium on Phase-Field Modelling in Materials Science
  • 発表場所: ドイツ アーヘン市
  • 年月日: 2009-09-01
• [学会発表] Effects of temperature and grain size on phase field crystal deformation simulation (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Hirouchi
  • 学会等名: The 2nd Symposium on Phase-Field Modelling in Materials Science
  • 発表場所: ドイツ アーヘン市
  • 年月日: 2009-09-01
• [学会発表] Phase-Field-Crystal法と分子動力学法の比較 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高木知弘
  • 学会等名: 第53回日本学術会議材料工学連合講演会講演論文集
  • 発表場所: 京大会館
• [学会発表] MPF-DRX法による熱間加工過程のマルチスケールシミュレーション (2009)
  • 著者名/発表者名: 高木知弘
  • 学会等名: 日本機械学会第22回計算力学講演会
  • 発表場所: 金沢大
• [備考]
  • URL: http://www.cis.kit.ac.jp/~takaki/index-jp.html
• [備考]
  • URL: http://www.cis.kit.ac.jp/~takaki/