GPUアクセラレートされたPhase-Field法に基づく複合組織鋼の材質予測

• 研究課題/領域番号: 23760088
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 機械材料・材料力学
• 研究機関: 東京農工大学 (2012); 東京工業大学 (2011)
• 研究代表者: 山中 晃徳 東京農工大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (50542198)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2012年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2011年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: フェーズフィールド法 / 鉄鋼材料 / 材質予測 / GPGPU / 均質化法 / 有限要素法 / GPU / Phase-Field法 / マルチスケールモデル

研究概要

結晶塑性有限要素法,GPUで高速化されたマルチフェーズフィールド法および均質化法を用いて,高強度鋼の複相ミクロ組織形態と力学特性を予測するための数値シミュレーション法の開発を行った.さらに,開発したシミュレーション法を用いて,熱間加工におけるオーステナイト相の変形挙動解析,連続冷却におけるフェライト相形成過程の予測,さらにはミクロ組織形態を考慮したDP鋼の数値材料試験に至る一連の材質予測シミュレーションを実現した.

研究成果

• [雑誌論文] Simulation of Microstructure Evolution and Deformation Behavior for Dual-phase Steel by Multi-phase-field Method and Elastoplastic Finite Element Method (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Yamanaka and T. Takaki
  • 雑誌名: International Journal of Automation Technology 巻: 7 ページ: 16-23
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiphase Field Simulation of Austenite-to-Ferrite Transformation Accelerated by GPU Computing (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Yamanaka, T. Takaki, T. Aoki and T.Shimokawabe
  • 雑誌名: Journal of Computational Science and Technology 巻: Vol.6 ページ: 182-197
  • NAID: 130003336316
  • URL: http://dx.doi.org/10.1299/jcst.6.182
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simulation of Austenite-to-Ferrite Transformation in Deformed Austenite by Cyrstal Plasticity Finite Element Method and Multi-Phase-Field Method (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Yamanaka, T. Takaki and Y. Tomita
  • 雑誌名: ISIJ International 巻: Vol.52 ページ: 659-668
  • URL: http://dx.doi.org/10.2355/isijinternational.52.659
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiphase Field Simulation of Austenite-to-Ferrite Transformation Accelerated by GPU Computing (2012)
  • 著者名/発表者名: Akinori Yamanaka, Tomohiro Takaki, Takayuki Aoki and Takashi Shimokawabe
  • 雑誌名: Journal of Computational Science and Technology 巻: 6 号: 3 ページ: 182-197
  • DOI: 10.1299/jcst.6.182
  • NAID: 130003336316
  • ISSN: 1881-6894
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simulation of Austenite-to-ferrite Transformation in Deformed Austenite by Crystal Plasticity Finite Element Method and Multi-phase-field Method (2012)
  • 著者名/発表者名: Akinori Yamanaka, Tomohiro Takaki and Yoshihiro Tomita
  • 雑誌名: ＩＳＩＪ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ 巻: 52 号: 4 ページ: 659-668
  • DOI: 10.2355/isijinternational.52.659
  • NAID: 130002056289
  • ISSN: 0915-1559, 1347-5460
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiple-GPU Scalability of Phase-Feld Simulation for Dendritic Solidification (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Aoki, S. Ogawa and A. Yamanaka
  • 雑誌名: Progress in Nuclear Science and Technology 巻: Vol.2 ページ: 639-642
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical Prediction of Mechanical Properties of Dual-Phase Steel by Using Multi-Phase-Field Method and Homogenization Method (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Yamanaka and T. Takaki
  • 雑誌名: Proceedings of COMPLAS XI 巻: (CD-ROM)
• [雑誌論文] Peta-scalePhase-Field Simulation for DendriticSolidification on the TSUBAME 2.0Supercomputer (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Shimokawabe, T. Aoki, T. Takaki, A.Yamanaka, A. Nukada, T. Endo, N., Maruyama and S. Matsuoka
  • 雑誌名: The SC11 Technical Papers ページ: 1-1
  • URL: http://dx.doi.org/10.1145/2063384.2063388
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multi-Phase-Field Simulations of Dynamic Recrystallization during Transient Deformation (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Takaki, A. Yamanaka and Y. Tomita
  • 雑誌名: ISIJ International 巻: Vol.51 ページ: 1717-1723
  • NAID: 10030383556
  • URL: http://dx.doi.org/10.2355/isijinternational.51.1717
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiple-GPU Scalability of Phase-Field Simulation for Dendritic Solidification (2011)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Aoki, Satoi Ogawa and Akinori Yamanaka
  • 雑誌名: Progress in Nuclear Science and Technology 巻: 2 ページ: 639-642
  • 査読あり
• [雑誌論文] Peta-scale Phase-Field Simulation for Dendritic Solidification on the TSUBAME 2.0 Supercomputer (2011)
  • 著者名/発表者名: Takashi Shimokawabe, Takayuki Aoki, Tomohiro Takaki, Akinori Yamanaka, Akira Nukada, Toshio Endo, Naova Maruyama, Satoshi Matsuoka
  • 雑誌名: In Proceedings of ACM/IEEE International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis (SC11), Gordon Bell Paper, ACM Press 巻: 3 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1145/2063384.2063388
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multi-phase-field Simulations of Dynamic Recrystallization during Transient Deformation (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Takaki, Akinori Yamanaka and Yoshihiro Tomita
  • 雑誌名: ＩＳＩＪ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ 巻: 51 号: 10 ページ: 1717-1723
  • DOI: 10.2355/isijinternational.51.1717
  • NAID: 10030383556
  • ISSN: 0915-1559, 1347-5460
  • 査読あり
• [学会発表] Extra Large Scale Phase-field Simulations during Directional Solidification of Binary Alloy (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Takaki, T. Shimokawabe, A. Yamanaka and Takayuki Aoki
  • 学会等名: 7 th International Conference on Modeling in Crystal Growth
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
• [学会発表] Three-dimensional Simulation of Martensitic Transformation in Steel by using Crystal Plasticity Phase-Field Model (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Yamanaka and T. Takaki
  • 学会等名: 6 th International Conference on Multiscale Materials Modeling
  • 発表場所: Biopolis, Singapore.
• [学会発表] NewMulti-Scale Hot-Working Model for Dynamic Recrystallization (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Takaki, A. Yamanaka and Y. Tomita
  • 学会等名: 6 th International Conference on Multiscale Materials Modeling
  • 発表場所: Biopolis, Singapore.
• [学会発表] GPUによるMulti-Phase-Fieldシミュレーションの高速化評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山中晃徳,高木知弘
  • 学会等名: 日本機械学会第25回計算力学講演会
  • 発表場所: ポートアイランド南地区,兵庫県神戸市
• [学会発表] 熱間加工マルチスケールモデルの構築と基本特性評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高木知弘,山中晃徳,冨田佳宏
  • 学会等名: 日本機械学会第25回計算力学講演会
  • 発表場所: ポートアイランド南地区,兵庫県神戸市
• [学会発表] GPUスパコンTSUBAME2.0によるフェーズフィールド法を用いた2petaflops樹枝状凝固成長計算 (2012)
  • 著者名/発表者名: 下川辺隆史,青木尊之,高木知弘,山中晃徳,額田彰
  • 学会等名: 日本計算工学会第17回計算工学講演会
  • 発表場所: 京都教育文化センター,京都府京都市
• [学会発表] Three-dimensional Simulation of Martensitic Transformation in Steel by using Crystal Plasticity Phase-Field Model (2012)
  • 著者名/発表者名: Akinori Yamanaka and Tomohiro Takaki
  • 学会等名: 6 th International Conference on Multiscale Materials Modeling
  • 発表場所: Biopolis(Conference Venue), Singapore
• [学会発表] New Multi-Scale Hot-Working Model for Dynamic Recrystallization (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Takaki, Akinori Yamanaka and Yoshihiro Tomita
  • 学会等名: 6 th International Conference on Multiscale Materials Modeling
  • 発表場所: Biopolis(Conference Venue), Singapore
• [学会発表] Extra Large Scale Phase-field Simulations during Directional Solidification of Binary Alloy (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Takaki, Takashi Shimokawabe, Akinori Yamanaka and Takayuki Aoki
  • 学会等名: 7 th International Conference on Modeling in Crystal Growth
  • 発表場所: The Grand Hotel, Taipei, Taiwan
• [学会発表] GPUによるMulti-Phase-Fieldシミュレーションの高速化評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山中晃徳、高木知弘
  • 学会等名: 日本機械学会 第25回計算力学講演会
  • 発表場所: 計算科学振興財団FOCUS, 兵庫県神戸市
• [学会発表] 熱間加工マルチスケールモデルの構築と基本特性評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高木知弘、山中晃徳、冨田佳宏
  • 学会等名: 日本機械学会 第25回計算力学講演会
  • 発表場所: 計算科学振興財団FOCUS, 兵庫県神戸市
• [学会発表] GPU スパコンTSUBAME 2.0 によるフェーズフィールド法を用いた2 petaflops 樹枝状凝固成長計算 (2012)
  • 著者名/発表者名: 下川辺隆史、青木尊之、高木知弘、山中晃徳、額田彰
  • 学会等名: 日本計算工学会 第17回計算工学講演会
  • 発表場所: 京都教育文化センター, 京都府京都市
• [学会発表] Multiscale Modeling of Hot-Working Process Using Multi-Phase-Field Method (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Takaki, Akinori Yamanaka and Yoshihiro Tomita
  • 学会等名: International Symposium on PLASTICITY and Its Applications 2012
  • 発表場所: Rio Mar Beach Resort & Spa, Puerto Rico
• [学会発表] Phase-Field法と均質化法を用いた鉄鋼材料の組織・力学特性評価シミュレーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 山中晃徳
  • 学会等名: 溶接学会溶接構造シンポジウム2011
  • 発表場所: 大阪大学銀杏会館,大阪府吹田市
• [学会発表] マルチフェーズフィールド法を用いた加工オーステナイト相のフェライト変態シミュレーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 山中晃徳,高木知弘
  • 学会等名: 日本塑性加工学会第62回塑性加工連合講演会
  • 発表場所: ホテル日航豊橋,愛知県豊橋市
• [学会発表] MPF-DRX法とFE法による熱間加工マルチスケールモデルの構築 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高木知弘,山中晃徳,冨田佳宏
  • 学会等名: 日本機械学会第24回計算力学講演会
  • 発表場所: 岡山大学,岡山県岡山市
• [学会発表] マルチGPU計算による超大規模Phase-Fieldシミュレーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 下川辺隆史,青木尊之,高木知弘,山中晃徳
  • 学会等名: 第16回日本計算工学会計算工学講演会
  • 発表場所: 東京大学,東京都
• [学会発表] Multi-Phase-Field法と結晶塑性有限要素法によるフェライト相形成予測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山中晃徳,高木知弘
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第162回秋季講演大会
  • 発表場所: 大阪大学,大阪府吹田市
• [学会発表] Numerical Prediction of Mechanical Properties of Dual-Phase Steel by Using Multi-Phase-Field Method and Homogenization Method (2011)
  • 著者名/発表者名: Akinori Yamanaka, Tomohiro Takaki and Yoshihiro Tomita
  • 学会等名: XI International Conference on Computational Plasticity
  • 発表場所: UPS, Barcelona, Spain
• [学会発表] GPGPU Phase-Field Simulations During Directional Solidification of Binary Alloy (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Takaki and Akinori Yamanaka
  • 学会等名: 2011 World Congress on Advances in Structural Engineering and Mechanics
  • 発表場所: Sheraton Walker Hill Hotel, Seoul, Korea
• [学会発表] Phase-Field法と均質化法を用いた鉄鋼材料の組織・力学特性評価シミュレーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 山中晃徳
  • 学会等名: 溶接構造シンポジウム2011
  • 発表場所: 大阪大学銀杏会館
• [学会発表] マルチフェーズフィールド法を用いた加工オーステナイト相のフェライト変態シミュレーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 山中晃徳, 高木知弘
  • 学会等名: 日本塑性加工学会第62回塑性加工連合講演会
  • 発表場所: ホテル日航豊橋
• [学会発表] MPF-DRX法とFE法による熱間加工マルチスケールモデルの構築 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高木知弘, 山中晃徳, 冨田佳宏
  • 学会等名: 日本機械学会第24回計算力学講演会
  • 発表場所: 岡山大学
• [学会発表] マルチGPU計算による超大規模 Phase-Field シミュレーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 下川辺隆史, 青木尊之, 高木知弘, 山中晃徳
  • 学会等名: 日本計算工学会第16回計算工学講演会
  • 発表場所: 東京大学
• [学会発表] Multi-Phase-Field法と結晶塑性有限要素法によるフェライト相形成予測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山中晃徳, 高木知弘
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第162回秋季講演大会
  • 発表場所: 大阪大学
• [図書] フェーズフィールド法-数値シミュレーションによる材料組織設計- (2012)
  • 著者名/発表者名: 高木知弘,山中晃徳
  • 出版者: 養賢堂
• [図書] フェーズフィールド法 数値シミュレーションによる材料組織設計 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高木知弘, 山中晃徳
  • 総ページ数: 205
  • 出版者: 養賢堂
• [備考] 東京農工大学大学院工学府機械システム工学専攻山中研究室
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/~yamanaka/
• [備考] 東京農工大学大学院工学府機械システム工学専攻 山中研究室
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/~yamanaka/index.html
• [備考]
  • URL: http://www.yocky.mes.titech.ac.jp/new-index-y.html