メッシュフリー解析技術を応用した高精度・低コストなメゾスケール材料モデルの開発

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K14559
• 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: 佐賀大学
• 研究代表者: 只野 裕一 佐賀大学, 理工学部, 准教授 (00346818)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 結晶塑性 / メッシュフリー法 / 材料モデリング / 多結晶金属

研究成果の概要

メッシュフリー法に用いられる高精度数値積分法で使用されるボロノイ多角形を，金属多結晶体の幾何形状モデルとしても利用することで，新たな多結晶塑性モデルの枠組みと解析手法の構築を行った．単にボロノイ多角形を利用した幾何形状モデルを作成するだけでなく，解析領域の形状が複雑になった際の境界の取り扱いについても検討を行い，境界の取り扱いに関するアルゴリズムの改良と実装を行った．以上を通じて，解析精度を低下させることなく，従来手法よりも大幅な計算コスト低減を実現できるメゾスケール材料モデルを開発し，その定量的な評価までを行うことができた．

自由記述の分野

計算固体力学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究課題で得られた材料モデルにより，従来よりも大幅に少ない計算コストで現実的な規模の高精度な結晶塑性解析が実現でき，従来並列計算機による長時間計算が必要だった問題を，デスクトップPC程度の計算機で取り扱うことが可能となる．提案モデルを活用することにより，材料のメゾスケール構造に起因する機械特性の予測精度向上や，金属材料のメゾスケールにおける変形機構解明に関する理論研究の促進が期待され，これが本研究の学術的意義である．さらに高性能な構造材料創製のためのシミュレーション技術の確立や，種々の塑性加工解析の高精度化にもつながることから，工業的な応用の可能性も秘めていることが，社会的意義である．