局所結晶格子不安定解析による微小構造材料の原子レベル破壊クライテリオンの評価

使用局部晶格不稳定性分析评估微结构材料的原子级断裂准则

• 批准号: 09875028
• 负责人: 北村 隆行
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09875028/
• 关键词: 格子不安定; 破壊クライテリオン; 局所不安定; 微小構造材料; 結晶格子; 内部エネルギー; 剛性係数; 正値性

微小構造材料では,原子レベルで微視構造を制御できうる可能性を有する反面,局所における原子配置の不整合から破壊が発生・伝播して構造体全体の機能を奪うことがある.本研究の目的は,微小構造体の信頼性を確保するために,原子レベルからの破壊クライテリオンを明らかにすることである.分子動力学による破壊シミュレーション結果の詳細な観察によって局所破壊条件を抽出することと結晶格子のエネルギー的不安定性を結びつける解析を行った.得られた結果は以下のようにまとめられる.(1)分子動力学法によってニッケル単結晶(埋め込み原子法による原子間ポテンシャル使用)の引張シミュレーションを行った.セルの拘束条件,温度等のパラメータを変化させて,破壊形態(へき開型とせん断型)の変化様相,および,破壊開始点近傍の原子配置を観察した.(2)破壊が始まる局所における結晶の格子形状(すなわち,局所ひずみ)には破壊形式によって特徴があることを見いだした.(3)応力,弾性係数,剛性係数を算出した.この正値性より変形に対してエネルギー的に不安定となる格子形状を解析した.(4)分子動力学より得られた多自由度系の局所不安定破壊タライテリオンについて格子不安定性の適用可能性を明らかにした.(5)転位の発生が局所のエネルギー不安定によって説明できることがわかった.(6)転位の発生や相変態の開始にはひずんだ格子の集団が存在する.そのひずみ分布と局所不安定性の関係を明らかにした.

Tiny structure material で は, atomic レ ベ ル で micro apparent structure を suppression で き う を る possibility has す る opposite, bureau に お け る atomic configuration の unconformity か ら broken 壊 が 発 raw · 伝 sowing し て constructs all the function of の を duo う こ と が あ る. は の purpose, this study of tiny constructs の letter 頼 sex を ensure す る た め に, atomic レ ベ ル か ら の broken 壊 ク ラ イ テ リ オ ン を Ming ら か に す る こ と で あ る. Molecular dynamics に よ る broken 壊 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン results の detailed な 観 examine に よ っ て bureau broken 壊 conditions を spare す る こ と と crystal lattice の エ ネ ル ギ ー unrest を "び つ け る parsing line を っ た. Have ら れ た results under は の よ う に ま と め ら れ る. (1) the molecular dynamics method に よ っ て ニ ッ ケ ル 単 crystallization (buried め 込 み atom method に よ る interatomic ポ テ ン シ ャ ル) の extension and シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を line っ た. セ ル の constraint conditions, temperature etc. の パ ラ メ ー タ を variations change さ せ て, broken 壊 form (へ き と type せ ん fault type) の variations Others in phase, お よ び, broken 壊 nearly start alongside の atomic configuration を 観 examine し た. (2) broken 壊 が beginning ま る bureau に お け る crystallization の lattice shapes (す な わ ち, bureau ひ ず み) に は broken 壊 form に よ っ て, 徴 が あ る こ と を see い だ し た. (3) 応 force, 弾 coefficient, stiffness coefficient を calculate し た. こ の is numerical sex よ り - shaped に し seaborne て エ ネ ル ギ ー に of unrest と な る grid shape を parsing し た. (4) molecular dynamics よ り have ら れ た multi degree of freedom is の bureau unrest broke 壊 タ ラ イ テ リ オ ン に つ い て grid labile の applicable possibility を Ming ら か に し た. (5) planning a の 発 raw が bureau の エ ネ ル ギ ー unrest に よ っ て illustrate で き る こ と が わ か っ た. (6) planning A の 発 や phase state - の start に は ひ ず ん の だ grid set 団 が exist す る. そ の ひ ず み distribution と bureau labile の masato を and Ming ら か に し た.

项目成果

北村隆行: "引張軸に対して直角方向に拘束を受けるニッケル結晶のへき開破壊に関する原子レベル解析" 日本機械学会論文集,A編. 63・615. 2380-2386 (1997)

Takayuki Kitamura：“垂直于拉伸轴约束的镍晶体解理断裂的原子水平分析”，日本机械工程师学会会刊，A 版 2380-2386（1997 年）。

Takayuki Kitamura: "Criteria for Nucleation of a Cleavage Crack and a Dislocation in a Nickel Single Crystal Based on Molecular Dynamics" Mesoscopic Dynamics of Fracture,Advances in Materials Research. 120-130 (1998)

Takayuki Kitamura：“基于分子动力学的镍单晶中解理裂纹和位错的成核标准”断裂的细观动力学，材料研究进展。

屋代如月: "面心立方体の転位発生の分子動力学シミュレーションおよび前駆局所ひずみ集中の格子不安定条件による特性解析" 日本機械学会論文集. 64-626. 2583-2589 (1998)

如月八代：“面心立方体中位错产生的分子动力学模拟以及晶格不稳定条件下前体局部应变集中的特征分析”日本机械工程师学会会刊64-626（1998）。

北村隆行: "分子動力学法によるメゾ破壊シミュレーション" 日本機械学会論文集. 65-631(掲載予定). (1999)

Takayuki Kitamura：“使用分子动力学方法进行细观断裂模拟”，日本机械工程师学会会刊 65-631（待出版）。

Takayuki Kitamura: "Atomic Simulation on Deformation and Fracture of Nano-Single crystal of Nickel in Tension" JSME International Journal,Ser.A. 40・4. 430-435 (1997)

Takayuki Kitamura：“镍纳米单晶张力变形和断裂的原子模拟”JSME International Journal，Ser.A 430-435（1997）。