フェーズフィールド法「エコ」ソフトウエアの開発と公開

本研究では、計算材料科学を専門としない研究者や技術者が容易に利用できるフェーズフィールド法ソフトウェア作成・公開を目的とする。ユーザービリティの向上のためには、モデルの物理的な妥当性と実用性を考慮しつつ、ユーザーの選択肢を最小限に抑えたソフトウェア設計が最重要である。また高額な有償ライブラリーの購入を前提とするソフトウェアはユーザーの利用障壁を上げるため、使用ライブラリーはオープンソースに限定する。ここでソフトウエアの実用性は、NIMSが公開している計算状態図DB（TDBファイル）を利用可能とすることで向上させる。本年度は１．TDBファイルを利活用するためのライブラリーの評価、２．α版アプリの試作を行った。１の候補ライブラリにはOpenCalphad（Fortran）、PyCalphad（Python）がある。評価はNIMS計算状態図データベース（CPDDB）で公開されているFe-C系のTDBファイルを使用し、それぞれのライブラリパッケージを利用して、液相、BCC相、FCC相の3相の自由エネルギー計算を行うプログラムを作成し計算速度・精度を比較した。計算速度、計算精度ともにOpenCalphadが優れていたものの、OpenPhaseはフェーズフィールド計算に必須の関数計算値の利用に困難さがあること、PythonにはGUI作成の容易性で利があることから２．のα版作成にはPyCalphadを採用した。２．について、Python-eelライブラリを用いてGUIを実装し、事例研究としてCu-Ni系、Cu-Ni-Si系の一次元凝固偏析計算をおこなうアプリケーションを作成し、学会にて成果の公表を行った。

本研究では、計算材料科学を専門としない研究者や技術者が容易に利用できるフェーズフィールド法ソフトウェア作成・公開を目的とする。ユーザービリティの向上のためには、モデルの物理的な妥当性と実用性を考慮しつつ、ユーザーの選択肢を最小限に抑えたソフトウェア設計が最重要である。また高額な有償ライブラリーの購入を前提とするソフトウェアはユーザーの利用障壁を上げるため、使用ライブラリーはオープンソースに限定する。ここでソフトウエアの実用性は、NIMSが公開している計算状態図DB（TDBファイル）を利用可能とすることで向上させる。本年度は１．TDBファイルを利活用するためのライブラリーの評価、２．α版アプリの試作を行った。１の候補ライブラリにはOpenCalphad（Fortran）、PyCalphad（Python）がある。評価はNIMS計算状態図データベース（CPDDB）で公開されているFe-C系のTDBファイルを使用し、それぞれのライブラリパッケージを利用して、液相、BCC相、FCC相の3相の自由エネルギー計算を行うプログラムを作成し計算速度・精度を比較した。計算速度、計算精度ともにOpenCalphadが優れていたものの、OpenPhaseはフェーズフィールド計算に必須の関数計算値の利用に困難さがあること、PythonにはGUI作成の容易性で利があることから２．のα版作成にはPyCalphadを採用した。２．について、Python-eelライブラリを用いてGUIを実装し、事例研究としてCu-Ni系、Cu-Ni-Si系の一次元凝固偏析計算をおこなうアプリケーションを作成し、学会にて成果の公表を行った。