分子動力学シミュレーションのための原子集合体と連続体の結合モデルに関する研究

分子动力学模拟的原子组装体和连续体耦合模型研究

基本信息

批准号：
06750094
负责人：
中谷彰宏
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06750094/
关键词：
分子動力学法結合解法き裂

项目摘要

金属結晶中の,き裂先端近傍や格子転位の芯領域など,通常の連続体としての取り扱いでは特異点となりモデル化できない領域を,原子集合体モデルでモデル化し,原子領域と連続体領域と動力学的に矛盾なく接合するモデルを構築し,原子集合体領域の内部構造変化調べ,特異点の位置を的確に検出しつつ連続体領域を原子集合体領域が矛盾なく運動し,き裂進展や転位運動を追跡可能な工学的に有効な手法を提案することを目的として研究を進め,以下の知見を得た.1.連続体領域との接合の観点から,原子集合体モデルを用いたき裂先端近傍の変形場の分子動力学シミュレーションを行ない,き裂先端の応力場での構造変化の原子領域サイズや系の温度による影響を評価した.2.最も基本的な微小結晶体の単軸引張下での変形挙動からこれまで広く用いられる変位規定・荷重規定・フレキシブル境界条件の特性を検討した.3.原子領域と連続体を結合するモデルを構築し,それぞれの領域を分子動力学法(MD)と有限要素法(FEM)で連成的に解く方法を,2.で扱った問題に適用し,モデルの有効性を確認した.4.き裂先端近傍に原子集合体を,その周りに有限要素を配置した結合モデルに対して,3.のFEM-MD連成解析手法を適用し,き裂進展問題に本手法が有効であることを示した.また,結晶の配向に依存した延性ぜい性遷移について本手法を用いて検討した.今後は,本研究により得られた知見をアモルファス金属の変形機構の解明に適用することを考えている.

金属晶体中的区域，例如裂纹尖端附近和晶格位错的核心区域，当被视为连续体时会成为奇点并且无法建模，使用原子聚集模型进行建模，原子区域、连续区域、我们构建了无矛盾地连接连续体区域的模型，研究了原子聚集体区域的内部结构变化，准确地检测了奇点的位置，并证实了原子聚集体区域在连续体区域中无矛盾地流动。我们进行研究的目的是提出一种工程有效的方法，可以跟踪裂纹扩展和位错运动，并获得以下发现： 1.从与连续体区域结合的角度，我们进行了变形场的分子动力学模拟使用聚合模型在裂纹尖端附近评估原子域尺寸和系统温度对裂纹尖端应力场结构变化的影响。 2. 最基本的。基于单轴拉伸下微晶的变形行为，我们研究了已广泛使用的位移调节、载荷调节和柔性边界条件的特性。 3.我们构建了连接原子区域和连续体的模型，并验证了其有效性。通过将分子动力学方法（MD）和有限元方法（FEM）耦合求解区域的方法应用于2.4中处理的裂纹尖端附近的问题，确认了模型的正确性。第 3 节中描述的 FEM-MD 耦合分析方法应用于原子组件围绕有限元排列的耦合模型，并且所提出的方法被证明对裂纹扩展问题有效。我们还使用该方法来研究延性。 -取决于晶体取向的脆性转变。将来，我们计划应用通过这项研究获得的知识来阐明非晶金属的变形机制。