| Research Abstract |
ナノからマクロに至る材料の各種階層の組織形成と応答をシームレスに結合するモデルを構築するための基礎的な研究として得られた成果を以下に示す.
(1)分子動力学を用いて,広範な応力状態下における転位の運動を検討し,転位速度と応力状態の関係を明らかにするとともに,得られた関係を離散転位動力学シミュレーションに導入することによって,複雑な応力状態下のメゾスコピックスケールの現象を離散転位動力学シミュレーションによって解析を可能とするモデルを構築した.
(2)場の理論に基づく転位集団挙動の支配方程式の解析によって評価した結果と離散転位動力学シミュレーションによって得た結果を比較・検討することによって,転位セル組織の力学応答および構造安定性を支配する因子を同定した.さらに,同組織に伴う長範囲内部応力場の観点から,両解析手法を統合するためのシミュレーション手法を構築した.
(3)メゾスケールの転位組織の生成とそれを核とする再結晶過程,相変態による結晶構造の変化等をシームレスに求め得るPhase Field法を構築するために,これまでに開発した応力場依存性結晶粒成長過程のシミュレーションにおいて用いた自由エネルギー密度汎関数に,結晶方位,化学的組成ならびに転位密度等に加えて,応力状態等を導入した形式に一般化し,それを用いたシミュレーションを行った.
(4)転位の拡散方程式を解析することによって,各種転位パターンならびにセルなどの微視組織の形成を追跡し,単結晶の夫々のすべり面における変形抵抗と関連付け,それを結晶塑性理論におけるすべり面におけるせん断応力の変化率とすべり速度関係を律則する構成式に反映させる手法を提案した.こうして得られた単結晶モデルを,適切な結晶粒数,結晶形態を設定した代表体積要素モデルの個々の結晶粒に適用し,それに均質化理論を用いて,多結晶体の応答評価にスケールアップする手法を構築した.
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