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Simulation of nucleation based on Bayesian inference and surrogate modeling

基于贝叶斯推理和代理建模的成核模拟

基本信息

批准号：
22K18875
负责人：
大野宗一
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究の目的は、金属材料の凝固における核生成を高速かつ高精度に再現・予測する手法の構築であり、そのために原子シミュレーション、組織シミュレーション、そしてデータ科学・機械学習を駆使して、原子間ポテンシャルの情報のみから実プロセスのスケールの核生成を予測可能な新手法の開発を試みる。具体的には、「分子動力学法(MD)で計算した原子スケールにおける核生成挙動」の計算結果から、「データ同化によるパラメータ推定」を用いて、組織レベルの「フェーズフィールド法における核生成ノイズ」の性質を明らかにする。そして、その性質の推定結果を機械学習し、「核生成ノイズのサロゲート（代理）モデル」を構築する。本年度は、上記の「分子動力学法による原子スケールにおける核生成挙動の計算」を実施した。Ni, Cu, Alを対象に、これらのfcc系の純金属の凝固における核生成を、1000万原子系のMD計算で調査した。また、Ni-Alに元系合金におけるNi richのfcc固溶体合金の凝固時の核生成挙動についても調査を行った。純Ni及びNi-Al合金においては、bccがまず核生成し、それがfccに変態することで核生成が進行することが明らかになった。また、「フェーズフィールド法における核生成ノイズ」に関する調査も実施した。純金属の凝固を対象に、核生成頻度を制御するために必要なノイズが計算格子の間隔や過冷度にどのように依存するのかについても明らかにした。これらの依存性を機械学習の形でサロゲートモデリングすることについても検討する進めた。

The purpose of this study is to construct, construct, organize, and mechanically study methods for nuclear generation prediction of metallic materials at high speed and high accuracy, and to test the development of new methods for nuclear generation prediction of metallic materials. Specifically, the calculation results of "Molecular Dynamics Method (MD) Calculation of Atomic Energy", the use of "Molecular Assimilation", and the organization of "Molecular Dynamics Method of Nuclear Energy" are described. The estimation results of the properties of the nuclear power plant are mechanically learned and the nuclear power plant is constructed. This year, the "Molecular Dynamics Method for Calculation of Nuclear Generation" was implemented. Ni, Cu, Al are related to the solidification of pure metals in the fcc system. Nuclear generation and MD calculation of 10 million atomic systems are investigated. Investigation of nucleation behavior during solidification of Ni-rich and fcc solid solution alloys Pure Ni and Ni-Al alloys are in the process of nuclear generation. The investigation was carried out in connection with the investigation of "nuclear generation in the field of nuclear technology." Pure metal solidification, nuclear generation frequency control, calculation of lattice spacing, supercooling and other factors This dependency is a mechanical learning process.