| 研究課題/領域番号 |
21K14041
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分18010:材料力学および機械材料関連
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| 研究機関 | 京都工芸繊維大学 |
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研究代表者 |
坂根 慎治 京都工芸繊維大学, 機械工学系, 助教 (70876755)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | フェーズフィールド法 / 格子ボルツマン法 / 複数GPU並列計算 / 適合格子細分化法 / デンドライト・セル成長 / レーザー溶融法 / 金属積層造形 / 凝固 |
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| 研究成果の概要 |
本研究では，金属積層造形中に形成される凝固組織を3次元的に高精度に予測するために，積層造形中のマルチフィジックスを考慮したデンドライト・セル凝固モデルの構築と，その大規模３次元計算手法開発を行った．ここで，演算性能の高いGPUを複数用いた並列計算と，固液界面にのみ細かい数値格子を動的に配置する適合格子細分化法を組み合わせたフェーズフィールド(PF)モデルの大規模3次元計算手法を確立した．また，メゾスケール熱流体計算とミクロスケールPFモデルのカップリングモデルを構築し，大規模3次元PF計算を通して，実験組織をよく模擬した3次元積層造形組織の予測に成功した．
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| 自由記述の分野 |
計算材料科学
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
積層造形の凝固組織は造形物の品質を決定づけるため，その高精度予測が重要であるが，積層造形中のマルチフィジックスを包括的に考慮した凝固組織予測モデル構築と，3次元組織予測を可能とする高性能計算手法開発が課題であった．本研究で構築した3次元組織予測手法は，フェーズフィールド組織予測のための高性能計算手法開発の指針となり，かつ，実験的にその場観察が難しい積層造形中の凝固組織形成過程を3次元的に再現・評価できるため，学術的な貢献が期待できる．また，高品質な積層造形品を製造するための知見を生み出す強力なツールとして，今後，産業面での貢献も期待できる．
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