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- 305-0047 茨城県つくば市千現1-2-1 [アクセス]
学生受け入れ中
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，データ駆動
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
高精度原子モデリングによる材料組織形成と強度発現機構の解明
キーワード
金属材料，強度支配因子，高精度解析，格子欠陥，データ駆動
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種々の材料の変形機構を，第一原理計算や分子動力学法，機械学習ポテンシャルなどの原子スケール計算手法，データ駆動手法などの様々なシミュレーション手法を駆使して解析するとともに，ナノインデンテーションなどの微視的スケール力学実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や高精度機械学習ポテンシャルを用いて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，先進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有限温度・有限ひずみ速度において評価・予測する．またデータ駆動手法や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．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
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に基づく機械学習モデルを作成することで大規模モデルの格子欠陥ダイナミクス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，さらにはデータ駆動手法やナノ力学試験と連携することで，材料の強度支配因子について多角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．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
● 金属材料以外の様々な材料系への応用展開が可能である．
● 新たな計算アプローチの構築にも取り組んでいる．
● データ科学的手法やAI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．
この機能は所内限定です。
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