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分子動力学計算および第一原理計算による金属ガラスの局所不安定性解析

使用分子动力学计算和第一性原理计算进行金属玻璃的局部不稳定性分析

基本信息

批准号：
15074209
负责人：
北村隆行
金额：
$ 18.05万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

結晶材料では規則正しい原子配列を乱す転位の発生・運動が非弾性変形を支配しているが、金属ガラスのような非晶質材料での非弾性変形をもたらす原子配列の組み換えについては、そのミクロの不安定変形機構が明らかになっておらず、原子レベルからの不安定解析が必要である。本研究グループは、非晶質材料等の不規則な原子配列を有する材料の第一原理解析に対しても適用できる原子レベル不安定変形解析方法を提唱し、外力による原子配列の組み換えについて成果をあげてきた。これに基づき、結晶材料における単独の転位生成に相当する非晶質材料における単一の不安定変形の領域や原子の基礎的挙動を解明した。一方、構造体についての解析を行うためには大規模なシミュレーションが必要であるが、系の自由度が膨大であるため周期性のないアモルファスにおいては上記方法の適用ができなかった。本年度は、ひずみ勾配を基準として自動的に領域分割を行い、構造体の変形が一様に近い部分の自由度を合理的に削減するマルチスケール解析方法を提案した。まず、この方法をもっとも単純な切欠きを有する結晶材料の引張り負荷解析に適用し、ひずみが集中する切欠き底からの転位射出を正確に捉えうることをシミュレーションの結果より示した。つぎに、非晶質材料の切欠き構造体について厳密な方法と自由度を削減した方法により不安定解析を実施し、後者によってほぼ正確な不安定変形を解析できることを明らかにした。切欠き底において、球形の不安定変形領域が確認された。このとき、不安定変形モードを含む原子の組み換え情報が得られることが判明した。現在、本内容を2報の論文として投稿をしている。

Crystalline materials are dominated by the regular atomic arrangement, the development of random positions, the movement of amorphous materials, and the non-stable transformation of amorphous materials. This paper presents the results of first-principles analysis of irregular atomic arrangements in amorphous materials, such as amorphous materials, and the application of atomic instability analysis methods to improve the composition of atomic arrangements under external forces. The basic structure of crystalline materials, the formation of independent sites, the amorphous materials, the unstable domains and the fundamental movement of atoms are explained. The analysis of a square structure is necessary for large-scale construction. The degree of freedom of the system is expanded. The periodic analysis is applicable to the above-mentioned method. This year, we propose an automatic domain segmentation method, a reasonable degree of freedom for the shape of the structure, and a comprehensive analysis method. The results of tensile load analysis of crystalline materials are shown in the following table. The method of reducing the degree of freedom of amorphous materials and the method of analyzing unstable shapes are discussed in detail. In addition, it is confirmed that the spherical unstable shape field is not stable at the bottom of the body. This is the first time I've ever seen a picture of a person who's been in trouble. Now, this content is published in 2 papers.

项目成果

期刊论文数量（26）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

原子モデルシミュレーションによるアモルファス金属の不安定変形解析

利用原子模型模拟分析非晶金属的不稳定变形

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
日本機械学会関西支部第81期定時総会講演会講演論文集 064-1
影响因子：
0
作者：
梅野宜崇;多川元気;南眞一郎;北村隆行
通讯作者：
北村隆行

Mechanical instability in non-uniform atomic structure: Application to amorphous metal

DOI：
10.1016/j.msea.2006.03.158
发表时间：
2007-07
期刊：
Materials Science and Engineering A-structural Materials Properties Microstructure and Processing
影响因子：
6.4
作者：
Y. Umeno;T. Kitamura;M. Tagawa
通讯作者：
Y. Umeno;T. Kitamura;M. Tagawa

Atomic Analysis of Unstable Deformation in Amorphous Metal

非晶金属不稳定变形的原子分析