分子動力学シミュレーションを基礎とする金属多結晶材料の強度評価法の研究

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04452122
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 北川 浩 大阪大学, 工学部, 教授 (30029095)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渋谷 陽二 大阪大学, 工学部, 助手 (70206150) ; 仲町 英治 大阪大学, 工学部, 助教授 (60099893)
• Keywords: 分子動力学法 / 金属多結晶体 / 数値シミュレーション / 破壊強度 / き裂進展 / 第一原理解析 / 走査型トンネル顕微鏡

Research Abstract

1.分子動力学法による解析手法を整備し、スーパーコンピュータを大規模に利用することをベースとしながら、ネットワーク上に配された複数台のワークステーションの協調的利用体系の確立を図り、解析結果の効果的評価を可能にする環境を整えた。そしてそれを用いて、(1)転位相互干渉によるき裂発生過程、(2)FCCー銅、BCCー鉄をモデル材料とした、モードI、II、III型き裂の先端の原子構造のダイナミックス、(3)整合粒界の構造同定と転位の干渉の解析を実施した。
2.連続結晶塑性モデルを用いた有限要素解析手法によって、上の(1)〜(4)の問題をできるかぎり同一の事象として追求するための解析アルゴリズムについて検討を加え、メゾスケール事象のシミュレーションモデル創出に着手した。
3.CarーParinello法をベースとする第一原理的解析手法を導入し、アルミニュームをモデル材料として、原子構造欠陥を含む系の解析に経験ポテンシャルを採用することの限界を吟味すると共に、欠陥の安定構造について検討を加えた。
4.走査型トンネル顕微鏡の計測部に、深針と試料表面の間に瞬間的に高電圧を印加することができる装置を装着し、観測下で原子レベル構造欠陥を作り出してその後の変化を追跡することを通じて、強度を律している微視的構造のダイナミックスについての観察を実施した。

Research Products

• [Publications] Hiroshi KITAGAWA Akihiro NAKATANI: "-Crystal Plasticity Model and Molecular Dynamics- Numerical simulation of Plane Strain In homogoneousDeformation" Proceedings of IUTAM-Symposiu on CRFDPM. 220-232 (1992)
• [Publications] 北川 浩 中谷 彰宏: "結晶講造体に対する計算力学モデルの検討[II]面外せん断荷重下のき裂先端の微視的変形場の分子動力学シミュレーション" 日本機械学会論文集(A編). 59. 256-262 (1993)