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2019 年度 研究成果報告書

高精度多軸材料試験と機械学習により実現する板材成形シミュレーションの高度化

研究課題

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研究課題/領域番号 17H03425
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 材料加工・組織制御工学
研究機関東京農工大学

研究代表者

山中 晃徳  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50542198)

研究分担者 渡邊 育夢  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 主任研究員 (20535992)
桑原 利彦  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 卓越教授 (60195609)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード機械学習 / 結晶塑性 / アルミニウム合金 / ニューラルネットワーク / データ同化 / フェーズフィールド法
研究成果の概要

金属板材の成形シミュレーションにおいて, 板材の変形挙動を正確に予測するためには, 多軸応力試験の結果に基づき材料モデルを同定する必要がある. 本研究では, 結晶塑性有限要素法を用いた多軸応力試験の数値シミュレーションと深層学習を用いて, 材料モデリングを効率化するとともに成形シミュレーションを高度化することを主な目的とした. 深層学習により訓練したニューラルネットワーク(NN)により, アルミニウム合金板の集合組織データから二軸引張変形時の応力-ひずみ曲線を高速に推定することが可能となった. さらに, 訓練済みNNを用いて, 集合組織データに基づく材料モデリングを可能とした.

自由記述の分野

計算材料科学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果を公開し, 一般に利用できる環境を構築することを目指して, ①アルミニウム合金の擬似集合組織の生成と②極点図による可視化, ③訓練済みDNNを用いた応力-ひずみ曲線の推定, ④等塑性仕事面の可視化を可能とするWebアプリケーションを開発した. このアプリケーションでは, 上記①~④の全てをWebブラウザ上で実行可能であり, 多軸応力試験機や結晶塑性有限要素法のソースコードを所有しない場合でも, 材料モデリングに必要な情報を得ることが可能となり, 成形シミュレーションの高度化に寄与すると考える.

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公開日: 2021-02-19  

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