フェーズフィールド法「エコ」ソフトウエアの開発と公開

相场法“Eco”软件开发并发布

• 批准号: 22K04794
• 负责人: 大出 真知子
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04794/
• 关键词: フェーズフィールド法; PyCalphad; OpenCalphad; 凝固解析; 凝固; CALPHAD; ソフトウェア

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。

这项研究旨在创建和发布相位现场方法软件，这些软件可以由不专门从事计算材料科学的研究人员和工程师很容易使用。为了提高可用性，可以将用户选项最小化的软件设计在考虑到模型的物理有效性和实用性的同时，至关重要。此外，假设购买昂贵的付费库的软件将提高用户友好的使用障碍，因此所使用的库将限于开源。在这里，通过使用NIMS发布的计算状态图DB（TDB文件），可以改善该软件的实用性。今年是1。对使用TDB文件的库的评估，2。我们制作了Alpha版本应用程序的原型。一个候选图书馆包括OpenCalphad（Fortran）和Pycalphad（Python）。使用NIMS计算状态图数据库（CPDDB）中发布的FE-C TDB文件进行评估，并使用每个库软件包进行了一个程序来计算三个阶段的自由能：液相相位，BCC相位和FCC相位，以及计算速度和准确性。尽管OpenCalphad在计算速度和计算精度方面都很出色，但是开放镜很难使用相位场计算所需的计算值，而Python在易于创建GUIS方面具有优势。 Pycalphad用于创建Alpha版本。 2。关于上述内容，使用Python-Eel库实施了GUI，作为案例研究，创建了在Cu-Ni和Cu-Ni-Si系统中执行一维固化隔离计算的申请，结果在会议上公布了结果。