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2009 年度 実績報告書

次世代高強度鋼の変形のマルチスケールモデリング

研究課題

研究課題/領域番号 20360055
研究機関大阪大学

研究代表者

尾方 成信  大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (20273584)

研究分担者 君塚 肇  大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 准教授 (60467511)
キーワードマルチスケールモデリング / 変形 / 高強度鋼 / フェーズフィールド法 / 第一原理計算 / 分子動力学法 / 固溶元素 / 拡散
研究概要

次世代鋼の開発には、要求された強度・延性・コストを満足するために微細組織や強化機構を定量的に制御することが求められる。本研究は、マルチスケールモデリング手法を用いることによって、目的の強度や延性を持った鋼の生成プロセスを提案、さらには鋼の強度や延性の理想値を実験以前に評価することを最終目的とする。本年度は以下の成果が得られた。(a)主要な固溶元素である炭素および水素の拡散現象を原子スケールから明らかにした。具体的には、Nudged Elastic Band法により、炭素と水素のBCC鉄中の拡散経路および活性化エネルギーを評価し、拡散係数の温度依存性を明らかにした。特に、水素の拡散については経路積分分子動力学法を採用し、量子効果を取り入れた高精度な評価を可能とした。また、炭素拡散については表面からの侵入(浸炭)現象についても、同様の手法を用いて解析し、浸炭の熱力学的駆動力および浸炭速度について具体的な知見を得た。これらの結果については過去に発表されている実験結果とも整合することを確かめた。(b)さらには、以上の知見に基づいたミクロスケールおよびメゾスケールフェーズフィールド法を用いて、結晶粒内および粒界Widmenstattenフェライト構造、精細なオーステナイト/フェライトラメラ構造の形成についての解析を実施し、その形成メカニズムを明らかにした。

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2010 2009

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (17件)

  • [雑誌論文] DFT-based FEM analysis of nonlinear effects on indentation process in diamond crystal2010

    • 著者名/発表者名
      N.Toda, H.Kimizuka, S.Ogata
    • 雑誌名

      International Journal of Mechanical Science 52

      ページ: 303-308

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 固体材料におけるモデリングとシミュレーション2010

    • 著者名/発表者名
      尾方成信
    • 雑誌名

      応用数理 20(印刷中)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 第一原理計算によるBCC鉄の一般化積層欠陥エネルギー表面に基づいた転位構造とパイエルス応力の評価2009

    • 著者名/発表者名
      森英喜, 君塚肇, 尾方成信
    • 雑誌名

      日本金属学会誌 73

      ページ: 565-600

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 経路積分セントロイド分子動力学法によるBCC金属中の水素拡散性とその温度依存性の評価2009

    • 著者名/発表者名
      君塚肇, 森英喜, 牛田裕己, 尾方成信
    • 雑誌名

      日本金属学会誌 73

      ページ: 571-576

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Toughness Scale from First Principles,2009

    • 著者名/発表者名
      S.Ogata, J.Li
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics 106

      ページ: 113534

    • 査読あり
  • [学会発表] 原子密度汎関数理論による二元系材料の解析2010

    • 著者名/発表者名
      伊東勝道, 松野喬幸, 君塚肇, 尾方成信
    • 学会等名
      日本機械学会関西学生会平成21年度卒業研究発表会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2010-03-15
  • [学会発表] 鉄中炭素挙動の原子レベル解析2010

    • 著者名/発表者名
      毛利圭佑, 水野惠太, 君塚肇, 尾方成信
    • 学会等名
      日本機械学会関西学生会平成21年度卒業研究発表会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2010-03-15
  • [学会発表] 短距離分子動力学シミュレーションのGPUへの実装と評価2010

    • 著者名/発表者名
      豊永翔, 石井明男, 君塚肇, 尾方成信
    • 学会等名
      日本機械学会関西学生会平成21年度卒業研究発表会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2010-03-15
  • [学会発表] 格子欠陥-固溶物相互作用系の並列フェーズフィールド解析2010

    • 著者名/発表者名
      竹中唯太, 君塚肇, 尾方成信
    • 学会等名
      日本機械学会関西学生会平成21年度卒業研究発表会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2010-03-15
  • [学会発表] 鉄中水素拡散における非線形ダイナミクス2010

    • 著者名/発表者名
      君塚肇, 森英喜, 尾方成信
    • 学会等名
      第5回非線形テクノサイエンス講演会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2010-03-08
  • [学会発表] Quantum and Thermal Effects in Hydrogen Diffusion2009

    • 著者名/発表者名
      H.Kimizuka, H.Mori, H.Ushida, S.Ogata
    • 学会等名
      MRS fall meeting
    • 発表場所
      アメリカ・ボストン
    • 年月日
      2009-12-01
  • [学会発表] Length Scale of Thermodynamic, Kinetic, and Mechanical Stabilities of Metallic Glass2009

    • 著者名/発表者名
      H.Ushida, S.Ogata, H.Kimizuka
    • 学会等名
      MRS fall meeting
    • 発表場所
      アメリカ・ボストン
    • 年月日
      2009-12-01
  • [学会発表] マルチレプリカ分子動力学モデリング法とその応用2009

    • 著者名/発表者名
      石井明男, 牛田裕己, 君塚肇, 尾方成信
    • 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
    • 年月日
      2009-10-10
  • [学会発表] 原子密度汎関数理論を用いた原子スケールでの材料中欠陥場発展の解析2009

    • 著者名/発表者名
      松野喬幸, 君塚肇, 尾方成信
    • 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
    • 年月日
      2009-10-10
  • [学会発表] メタダイナミクス法による有限温度及び応力下における材料中の局所安定性の評価2009

    • 著者名/発表者名
      牛田裕己, 君塚肇, 尾方成信
    • 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
    • 年月日
      2009-10-10
  • [学会発表] 第一原理密度汎関数法に基づくダイヤモンド結晶体の弾性大変形挙動の有限要素解析2009

    • 著者名/発表者名
      君塚肇, 戸田直大, 尾方成信
    • 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
    • 年月日
      2009-10-10
  • [学会発表] 原子密度汎関数理論による原子スケールにおける長時間現象の解析2009

    • 著者名/発表者名
      松野喬幸, 君塚肇, 尾方成信
    • 学会等名
      第14回分子動力学シンポジウム
    • 発表場所
      松山
    • 年月日
      2009-05-22
  • [学会発表] メタダイナミクス法による材料中の熱力学的局所安定性の評価2009

    • 著者名/発表者名
      牛田裕己, 君塚肇, 尾方成信
    • 学会等名
      第14回分子動力学シンポジウム
    • 発表場所
      松山
    • 年月日
      2009-05-22
  • [学会発表] 有限温度におけるα鉄中の水素挙動の量子ダイナミクス解析2009

    • 著者名/発表者名
      君塚肇, 森英喜, 尾方成信
    • 学会等名
      第14回分子動力学シンポジウム
    • 発表場所
      松山
    • 年月日
      2009-05-22
  • [学会発表] GPUにおける多目的分子シミュレーションプログラムの開発2009

    • 著者名/発表者名
      石井明男, 君塚肇, 尾方成信
    • 学会等名
      第14回計算工学講演会
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2009-05-12
  • [学会発表] 経路積分分子動力学法によるBCC鉄中の格子間水素の拡散挙動2009

    • 著者名/発表者名
      君塚肇, 牛田裕己, 森英喜, 尾方成信
    • 学会等名
      第14回計算工学講演会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2009-05-12
  • [学会発表] Modeling of Slow Dynamics Process in Nanoscale System2009

    • 著者名/発表者名
      S.Ogata
    • 学会等名
      ICCES 09
    • 発表場所
      タイ・プーケット
    • 年月日
      2009-04-08

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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