研究内容

 材料は鋳造・熱間加工・冷間加工・熱処理など様々な加工工程を経て製品になります.これらの加工工程において材料内部の材料微視組織 (material microstructure)は大きく変化し,それに依存して機械的特性に代表される様々な材料の特性が変化します.このため,機械構造物の軽量化や高性能化のためには,材料組織を適切にコントロールし材料の機械的特性を向上させることが大変重要となります.
 本研究室では,フェーズフィールド法 (phase-field method)を中心とする様々な数値モデルや数値解析手法を用いることで,一連の加工工程で形成される材料組織をコンピュータを用いて予測する技術の開発とそれらを用いた現象解明に関する研究を行っています.また,材料組織予測のみではなく,フェーズフィールド法を様々な現象や分野に適用する研究も進めています.

■■■ 凝固 ■■■
・ 純物質の均質核生成【共同研究】
 Nature Communications, 8, 2017/04, Article number: 10
・ MDによる核生成・凝固成長・粒成長【共同研究】
 Acta Materialia, Vol.105, 2016/02, 328-337.
 Scientific Reports, 5, 2015/08, 13534.
・ MDによる核生成&粒成長,定量PFモデル,大規模PFシミュレーション 【共同研究】
 JOM, Vol.67, 2015/8, 1793-1804.
・ デンドライト成長のphase-fiedモデルとシミュレーション [review]
 ISIJ International, Vol.54, No.2, 2014/02, 437-444.
・ 一方向凝固過程における主軸の配列について
 Acta Materialia, Vol. 118, 2016/10, 230-243.
・ 超大規模計算による一方向凝固過程における3次元デンドライト競合成長
 Journal of Crystal Growth, Vol.382, 2013/11, 21-25.
・ 一方向凝固過程における新しいデンドライト淘汰現象の解明
 ISIJ International, Vol. 56, 2016/08, 1427-1435.
 Acta Materialia, Vol. 81, 2014/12, 272-283.
・ 重力によるデンドライト内に生じる応力評価
 Journal of Crystal Growth, Vol.337, 2011/12, 97-101.
・ アダプティブメッシュ法による一方向凝固シミュレーション
 Journal of Crystal Growth, Vol.283, 2005/9, 263-278.
・ 合金凝固のための定量的PFモデル構築【共同研究】
 Journal of Computational Physics, Vol. 335, 2017/04, 621-636.
 Physical Review E, Vol. 93, 2016/01, 012802.

■■■ 熱間加工(動的再結晶) ■■■
・ Phase-Field Modeling for Dynamic Recrystallization [review]
 Advanced Structured Materials, 2015/06, 441-459.
・ Multi-phase-field法による動的再結晶シミュレーション (MPF-DRXモデル)
 Computational Materials Science, Vol.45, 2009/6, 881-888.
 Materials Transactions, Vol.49, 2008/11, 2559-2565.
・ MPF-DRXモデルによる過渡的変形シミュレーション
 ISIJ International, Vol. 51, 2011/10, 1717-1723.
・ 熱間加工過程のミクロ組織とマクロ力学特性のマルチスケールシミュレーション (MPFFE-DRXモデル)
 International Journal of Plasticity, Vol.52, 2014/01, 105-116.
 ISIJ International, Vol.54, No.2, 2014/02, 452-459.
・ Fe-C合金の変形誘起変態 【共同研究】
 ISIJ International, Vol. 54, No. 12, 2014/12, 2917-2925.
 Key Engineering Materials, Vol. 626, 2014/08, 81-84.

■■■ 静的再結晶&粒成長 ■■■
・ 高精度粒成長計算のための高次Multi-phase-fieldモデルの構築と精度評価
 Computational Materials Science, Vol. 120, 2016/07, 77-83.
 Computational Materials Science, Vol.112, Part A, 2016/02, 44-51.
・ サブグレインモデルによる静的再結晶シミュレーション (MPF + 結晶塑性)
 International Journal of Mechanical Sciences, Vol.52, 2010/02, 320-328.
・ 蓄積エネルギーモデルによる静的再結晶シミュレーション (KWC PF + 結晶塑性)
 Journal of Computer-Aided Materials Design, Vol.14, 2007/12, 75-84.
・ Fe-C合金の塑性加工後のγ→α相変態シミュレーション
 ISIJ International, Vol.52, No.4, 2012/04, 659-668.

■■■ 固相変態 ■■■
・ マルテンサイト変態(共同研究)
 International Journal of Mechanical Sciences, Vol.52, 2010/02, 245-250.
 Materials Science and Engineering: A, Vol.491, 2008/9, 378-384.
・ Multi-phase-field法によるFe-C多結晶体におけるγ→α変態 【共同研究】
 Journal of Crystal Growth, Vol.310, 2008/4, 1337-1342.
・ Fe-C合金のγ→α変態過程におけるWidmanstattenフェライト成長シミュレーション 【共同研究】
 Materials Transactions, Vol.47, No.11, 2006/11, 2725-2731.

■■■ 組織と力学特性の連続評価 ■■■
・ DP鋼のMPFモデルによる組織と均質化法による力学的特性の連続評価 【共同研究】
 International Journal of Automation Technology, Vol. 7, No. 1, 2013/01, 16-23.
・ Fe-C合金のγ→α変態組織と均質化法による力学的特性の連続評価 【共同研究】
 Materials Science and Engineering: A, Vol.480, 2008/5, 244-252.

■■■ GPUスパコンによる大規模ミュレーション ■■■
・ 純物質の均質核生成【共同研究】
 Nature Communications, 8, 2017/04, Article number: 10
・ MDによる核生成&粒成長,定量PFモデル,大規模PFシミュレーション 【共同研究】
 JOM, Vol.67, 2015/8, 1793-1804.
・ 二元合金の一方向凝固phase-fieldシミュレーション
 Journal of Crystal Growth, Vol.382, 2013/11, 21-25.
 SC '11 Proceedings, 2011/11, 1-11. 【共同研究】
・ 二元合金のデンドライト成長のphase-fieldシミュレーション 【共同研究】
 Journal of Crystal Growth, Vol.318, 2011/03, 40-45.
・ Multi-phase-fieldシミュレーション 【共同研究】
 Journal of Computational Science and Technology, Vol. 6, No. 3, 2012/12, 182-197.
 日本計算工学会論文集, Vol.2010, 2010/6, 2010000.

■■■ 原子系シミュレーション (MD, PFC) ■■■
・MDによる核生成・凝固成長・粒成長【共同研究】
 Acta Materialia, Vol.105, 2016/02, 328-337.
 Scientific Reports, 5, 2015/08, 13534.
・ MDによる核生成&粒成長 【共同研究】
 JOM, Vol.67, 2015/8, 1793-1804.
・ Phase-field-crystal (PFC)シミュレーション
 International Journal of Mechanical Sciences, Vol.52, 2010/02, 309-319.
 Computational Materials Science, Vol.44, 2009/2, 1192-1197.

■■■ 量子ドットの自己組織化 ■■■
・ 界面エネルギーが量子ドット形態に及ぼす影響評価
 Journal of Crystal Growth, Vol.310, 2008/4, 2248-2253.
・ 量子ドットの形態変化シミュレーション
 Key Engineering Materials, Vols.340-341, 2007/1, 1073-1078.
・ 量子ドットの自己組織化成長シミュレーション
 Journal of Crystal Growth, Vol.287, 2006/1, 495-499.
 Theoretical and Applied Mechanics Japan, Vol.54, 2005/9, 341-347.

■■■ KWCモデルの応用 ■■■
・ KWC phase-fieldモデルと結晶塑性有限要素法による静的再結晶シミュレーション
 Journal of Computer-Aided Materials Design, Vol.14, 2007/12, 75-84.
・ 修正KWCモデルによる高分子材料凝固過程の球晶成長シミュレーション
 Key Engineering Materials, Vols.345-346, 2007/8, 939-942.
・ 修正KWCモデルの神経細胞成長シミュレーションへの適用 【共同研究】
 Mechanical Engineering Journal, 2015.
 Proceedings of ECCOMAS 2012, 2012/09, 1-11.

■■■ Phase-fieldトポロジー最適化 ■■■
・ 曲率駆動を省いた最適化モデル
 Mechanical Engineering Journal, Vol. 4, No. 2, 2017/04, 16-00462.
・ Double-well関数とdouble-obstacle関数を用いた剛性最大化シミュレーション
 Proceedings of ECCOMAS 2012, 2012/09, 1-8.
・ 剛性最大化(コンプライアンス最小化)問題
 日本機械学会論文集 A編, 77巻783号, 2011/11, 1840-1850.

■■■ 神経細胞 ■■■
・ 神経細胞成長のphase-fieldモデリング 【共同研究】
 Mechanical Engineering Journal, 2015.
・ 修正KWCモデルの神経細胞成長シミュレーションへの適用 【共同研究】
 Proceedings of ECCOMAS 2012, 2012/09, 1-11.

■■■ き裂進展 ■■■
・ 多結晶体内のき裂進展シミュレーション
 International Journal of Computational Materials Science and Engineering, Vol. 3, No. 2, 2014/06, 1450009-1-1450009-9.

■■■ 混相流 ■■■
・ 液滴落下のシミュレーション
 Proceedings of APCOM 2013, 2013/12, 1-6.