傾斜機能材料のコンピュータ・シミュレーション

功能梯度材料的计算机模拟

• 批准号: 09229247
• 负责人: 堂山 昌男
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Teikyo University of Science & Technology
• 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: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09229247/
• 关键词: 傾斜材料; 合金組成勾配; 有限要素法; 熱伝導率; 最大応力

傾斜材料は物理的性質を急変させないように、次第に変える材料である。本研究では主として2次元合金についてのシミュレイションを行った。多くの2次元合金では電気抵抗率が策定されているものがあるが、熱伝導率はあまり測定されていない。そこで、ウィーデマン・フランツ則を用いて、電気伝導率から熱伝導度を導出した。これとグリュナイゼン定数を用いて、熱膨脹係数を求めることができた。調べた結果、熱膨脹係数は合金化してもあまり変化しないことが分かった。これより2つの金属同士、または濃度の異なった合金同士を接合し、両者を異なった温度にした場合に、接合の破壊を避けるには応力を分散させ、温度勾配も分散させるることがよいという結論を得た。そこで、温度が厚さ方向に線形的に変えるよう合金の組成を変化することがよいことが分かった。この条件を満足させるために、有限要素法を用いて数値計算を行い、合金組成の厚さ方向に対する変化を計算した。これにより最大応力を最小にする設計を行う事が出来た。

梯度材料是逐渐而不是突然改变其物理属性的材料。在本研究中，我们主要对二维合金进行模拟。尽管许多二维合金的电阻率已经确定，但热导率却很少被测量。因此，热导率是利用维德曼-弗朗兹定律从电导率推导出来的。利用该常数和格吕奈森常数，我们能够确定热膨胀系数。研究结果发现，即使合金化，热膨胀系数也没有太大变化。这表明，当两种不同浓度的金属或合金结合在一起并将两者加热到不同的温度时，最好分散应力和温度梯度以防止结合断裂。因此，发现改变合金的组成以使温度在厚度方向上线性变化是有利的。为了满足该条件，利用有限元法进行数值计算，计算出合金成分在厚度方向上的变化。这使我们能够创建一种最小化最大应力的设计。

项目成果

Masao DOYAMA: "Lattice defects in metals" Materials Chemistry AND PHYSICS. 50. 106-115 (1997)

Masao DOYAMA：“金属中的晶格缺陷”材料化学和物理学。

Masao DOYAMA: "Applications of imaging plates as position sensitive detectors of positrons" NOCLEAR INTRUMENTS OF METHODS IN PHYSICS RESEARCH BECTION A. A394. 146-150 (1997)

Masao DOYAMA：“成像板作为正电子位置敏感探测器的应用”NOCLEAR 物理研究方法仪器 BECTION A. A394。