連続体と不連続体をつなぐメッシュフリー・分子動力学ハイブリッド解析手法の開発

开发连接连续体和不连续体的无网格分子动力学混合分析方法

基本信息

批准号：
21K03772
负责人：
只野裕一
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Saga University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題は，不連続体である原子と連続体をシームレスに取り扱うことを可能とするメッシュフリー・分子動力学ハイブリッド解析手法を提案するものである．マイクロメートル～ナノメートルスケールの物理現象を統一的に数値解析することを実現し，固体材料の変形における連続体から不連続体へ，もしくは不連続体から連続体への遷移はいかにして起こるのかを，明らかにすることを目的とする．令和4年度は，令和3年度に構築した基礎理論に基づき，提案手法の実装を進めるとともに，いくつかの例題解析を通じた妥当性検証を進めた．理論構築においては，本研究課題の中核となる，連続体－不連続体間のハイブリッド解析手法の定式化を進めた．提案理論の特徴は，連続体解析に対する物質点と，分子動力学解析における原子の両方の性質を併せ持つハイブリッド物質点を導入することにある．このハイブリッド物質点の具体的な定式化について，連続体解析における支配原理である仮想仕事の原理と整合するよう留意しながら研究を進めた．令和3年度に汎用分子動力学解析パッケージLAMMPSによる実装を行い，その妥当性と有効性が確認できたため，令和4年度は分子動力学解析についてはLAMMPSを用いた実装に絞って研究を遂行し，2次元および3次元の例題解析を実施した．最終年度となる令和5年度は，提案モデルの本格的な構築・実装と，具体的な数値解析を通じた妥当性の検証を行う計画であるが，このための基盤構築はおおむね当初の予定通り進められたものと考える．

该研究主题提出了一种无网格的分子动力学混合分析方法，该方法允许无缝处理原子和连续体的不连续性。目的是实现对千分尺对纳米量表上物理现象的统一数值分析，并阐明如何在实心材料的转换中从连续性到consunuum到Conscontinuum或Conscontum to Continuum的过渡。在2022年，我们根据2021年构建的基本理论实施了提出的方法，并通过分析几个示例问题进行了有效性验证。在理论构建中，我们开始制定连续体和不中断之间的混合分析方法，这是本研究主题的核心。提出的理论的特征是它引入了混合材料点，这些点结合了分子动力学分析中的物质点的特性和原子。这项研究对此进行了考虑，以确保该混合物质点的表述与虚拟工作原理一致，这是连续分析的管理原理。在2021年，使用通用分子动力学分析套件进行了实施，并确认了其有效性和有效性，因此，在2022年，使用LAMMPS进行分子动力学分析和2D和3D示例问题的研究集中在实施上。在2023年的最后一年，我们计划通过具体的数值分析充分构建和实施该模型，并验证其有效性，但我们认为，为此目的的基础建设通常是按计划进行的。