| 研究課題/領域番号 |
20K03783
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
新山 友暁 金沢大学, 機械工学系, 准教授 (00583858)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 自己組織化臨界 / 塑性変形 / 分子動力学シミュレーション / 結晶 / ガラス |
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| 研究実績の概要 |
結晶のような規則構造をとる固体と，ガラスのような不規則な構造をもつ固体における塑性変形規模の統計的な傾向を明らかにするための解析を行った。また，本研究で注目している臨界挙動に対するリファレンスとして，派生的にではあるが時間的な遅れを伴って自分自身に影響を与える力学系（遅延フィードバック系）において，塑性変形で観察されるものと類似のベキ分布が現れることを示した。さらに，変形素過程の異なる2つの固体構造（結晶とガラス）を接合した固体における塑性変形シミュレーションを行い，その相乗効果を明らかにした。
前年度は，時系列データ（引張の応力やエネルギーなどの時間変化を記録したデータ）に含まれる熱ノイズ（原子の熱的な振動に由来するノイズ）を除去するために，ローパスフィルターを適用して短い周期の振動挙動をデータから取り除く試みを行った。しかしながら，フィルタリング領域などのパラメーター調節によって結果が左右される傾向があった。このような任意性を回避するために，シミュレーションでえられた固体構造の原子配置を平衡構造配置（原子に加わる力がトータルで釣り合うような配置）に緩和する試みを行った。この状態での引張応力を計算することで，熱ノイズ無しの塑性変形規模の時系列データがえられ，フィルタリング周波数などに左右されない結果をえることに成功した。このようにしてえた統計分布においても，塑性変形規模ははっきりとしたベキ分布に従っており，さらに以前に観察された小規模領域での盛り上がりが取り除かれていた。構造緩和の計算にかなりの時間を要するため，分布を特徴付ける指数の値を精確に評価するのに十分なデータがえられていないが，現在えられているデータの範囲内では規則構造と不規則構造ともに同程度の指数が得られる傾向があった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
原子変位をもとにした局所ひずみ量（非アフィン自乗変位）をもとに塑性変形規模を定量化する予定であったが，計画を変更して原子を平衡配置へ緩和することで熱ノイズの影響を除去する試みを行った。これは，周波数フィルタリングによるイベント抽出にはパラメーター設定の影響があり，結果に対する任意性が排除できない可能性があったからである。計算コストがかなり大きいため系統的な解析の途上であるが，パラメーター設定の任意性に左右されない結果を得ることができた。これに基づいて原子変位量に基づいた塑性規模評価の信頼性が高まると考えられる。これらのことから，全体として計画通りの進捗があったと考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続き計画に従って研究を進める。平衡配置への緩和によるノイズ除去を系統的に実施し，様々な異なる固体構造・変形素過程をもつモデルにおける塑性変形規模の統計分布を計算し，主にその特徴指数についての比較を行う。ただし，き裂発生や結晶粒粗大化による単結晶化などが変形シミュレーション中に発生していないかを確認し，その影響についても検討する。塑性イベントの待ち時間やエネルギー解放量など統計分布についても解析し，異なる塑性素過程をもつ固体における臨界挙動の差異性・同一性を多面的に検証・調査していく。
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