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研究内容

Keywords

計算材料力学,分子動力学法,第一原理計算,転位,構造材料,アモルファス金属

出版物2004年以降のNIMS所属における研究成果や出版物を表示しています。

口頭発表
    その他の文献

      所属学会

      日本金属学会, 日本機械学会, 日本材料学会

      受賞履歴

      • 日本金属学会 功績賞 (2023)
      • 日本機械学会計算力学部門 優秀講演賞 (2017)
      • 日本金属学会 論文賞 (2017)
      • 日本材料学会 学術奨励賞 (2016)
      • 日本金属学会 若手講演論文賞 (2014)
      • 自動車技術会 大学院研究奨励賞 (2009)
      • 日本機械学会 三浦賞 (2006)
      • 日本機械学会 フェロー賞 若手優秀講演 (2006)
      構造材料研究センター
      タイトル

      ナノスケール計算による強度支配因子の評価

      キーワード

      金属材料,強度支配因子,高精度解析,材料欠陥,ナノスケール計算

      概要

      より強く壊れにくい材料の開発指針を原理原則から獲得するためには、材料組織が変形機構と力学特性に及ぼす影響を理解することが重要となる。本研究では鉄鋼材料などの金属材料の変形機構を、第一原理計算や分子動力学法、高精度エネルギー予測手法などの様々な原子シミュレーション手法を駆使して調査するとともに、ナノ押し込み実験などの微視的スケール力学試験と連携することで、強度支配因子が材料中の力学特性に及ぼす影響をナノスケールから多角的に評価している。

      新規性・独創性

      材料の強度支配因子について第一原理計算で元素の影響を評価するとともに、変形現象の活性化障壁解析、先端のエネルギー論的解析、そして数理モデルを組み合わせることで、ナノスケール変形現象が巨視的な力学特性に及ぼす影響を予測する。また微視的スケール力学試験と連携することで強度支配因子に関する多角的な情報を獲得することが可能である。結晶・非晶質金属の組織形成過程についても評価を行っており、材料の組織と強さの関係を理解するための系統的な原子論的解析を実施している。

      内容

      image

      元素の特性が強く影響する強度支配因子について電子論に基づく第一原理計算を用いて種々の格子欠陥の評価を行い、さらに第一原理計算データから機械学習モデルを作成することで格子欠陥エネルギーなどの高精度予測に取り組んでいる。またナノスケールの変形メカニズムおよび応力・温度などの影響を評価するために、エネルギー論に基づく手法、またダイナミクス解析手法などの多様なシミュレーション手法を駆使し、さらにはナノ力学試験と連携することで、金属材料の強度支配因子について多角的かつ直接的な評価を実施している。強度に影響を及ぼす結晶・非晶質材料の微視的な材料組織の形成プロセスについても原子論解析から新たな知見を獲得している。このようにナノスケールでの組織形成と強度支配因子の直接的な評価から、様々な材料について原理原則に基づく力学特性向上の指針獲得が期待される。

      まとめ

      金属材料以外の材料系の強度支配因子解析にも応用可能である。
      計算手法と計算機性能の発展とともに今後ますます有効な手法となる。
      データ科学的手法との連携により材料設計・開発に役立つさらなる知見の獲得が期待される。

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