| 研究課題/領域番号 |
21K03745
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18010:材料力学および機械材料関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
青柳 吉輝 東北大学, 工学研究科, 准教授 (70433737)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | ゆらぎ / 結晶塑性論 / 統計処理 / 機械学習 / 力学異方性 / 微視的材料組織 / 転位密度 / 結晶方位 / 多結晶材料 / 力学特性 / 結晶組織 / ナノインデンテーション / 圧延材料 / 強圧延材料 / 材料特性予測 / 微視的ゆらぎ / 極値統計解析 / 統計塑性学 / 材料特性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，材料内部に存在する「ゆらぎ」に注目し，材料の微視的構造に基づく真の構造解析システムの創成を目指す．材料の微視的構造に注目すると，完全に同じ構造を有する領域は一部として見られず，構造の差に起因して材料は異なる挙動を示す．すなわち，ごく一部の微視的構造に注目しても材料全体としての力学挙動を再現することは不可能である．本研究ではこの様な構造の差を「ゆらぎ」とし，統計学分野における極値分布理論を用いて不均質材料の変形挙動を高精度に再現するCAE システムを確立する．
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| 研究成果の概要 |
力学異方性の原因となる結晶方位配向に存在する「ゆらぎ」を制御するために，結晶方位配向を定量的に評価する手法を提案した．微視的材料組織に起因する力学的異方性を再現するためには結晶方位情報だけでは不十分であり，結晶方位に基づいてすべり系ごとに適切な初期転位密度を与えることで結晶方位のみでは表現しきれない力学的異方性を再現することができた．また，本研究では30通りの材料に対する応力ひずみ線図および荷重変位曲線を入出力データとして「ゆらぎ」を考慮した機械学習を行い，荷重変位曲線から未知の応力ひずみ線図を予測した．微視的力学特性に「ゆらぎ」のある多結晶金属材料の巨視的力学特性予測に成功した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
局所的に材料を見てしまうと材料の持っている巨視的な性質を見誤る可能性がある．本研究では，材料内に存在する「ゆらぎ」を適切に処理することによって，局所的な微視的材料組織から巨視的な力学特性を予測することに成功した．このような研究は，材料開発において多大なコストがかかる試作や力学特性測定の回数を激減させることができる．本研究成果によって従来の特性を凌駕した新たな材料組織を予測することが数値解析的に可能となるため，材料開発のブレークスルーとなりえる．
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