【研究分野】計算科学

【研究領域課題番号】15K13416 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

時空間マルチスケール解析 / モデル化 / 土木材料 / 機械材料・材料力学 / 計算物理 / マルチスケール解析

【研究成果の概要】

本研究では、化学種（水素）の拡散に伴う結晶粒内部および粒界における局所的な強度低下を予測可能な非線形破壊力学モデルを提案し，それを適用した結晶レベルの微視的な数値解析から巨視的な材料強度低下の時空間マルチスケール力学に基づく評価手法を構築した．具体的には，材料内部に発生する微小き裂やボイドを表現する損傷変数を熱力学的定式化により既存のモデルに導入するとともに，水素濃度と表面エネルギーの関係からエネルギー解放率の変化を考慮した非線形破壊力学モデルを提案し，数値解析によりその有用性を例示した．

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2015-04-01 - 2017-03-31

【配分額】4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)

【研究分野】数理物理・物性基礎

【研究領域課題番号】25610102 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

物性理論 / 磁性モデル / 磁化曲線 / 機械学習 / モンテカルロ法 / 中性子散乱 / 統計力学 / モデル化 / 計算物理 / 物性基礎論 / データ駆動 / アルゴリズム / ベイズ推論 / 画像データ

【研究成果の概要】

本研究は、データ駆動型の研究方法を物性物理の分野で展開することである。まず磁化曲線の観測データを入力として、これまでの経験的な理論モデルの構築に機械学習の技法を援用する方法を提案した。複数の候補から適切なモデル選択が可能となった。その結果、スピン構造など実験的に観測が難しい情報へのアクセスが可能となり、その後の実験計画に役立てられるようになった。さらに、扱う系を量子系に展開するためにはベイズ最適化の手法が有力であることがわかった。一方、大規模施設からのデータを想定して、中性子散乱実験のスペクトルから緩和時間分布を推定する問題に着手し、実データ解析も含めた新しい方向性を示すことができた。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)

【研究分野】数理物理・物性基礎

【研究領域課題番号】20740215 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

計算物理 / モデル化 / 物性理論 / 第一原理計算 / MgO / Cu-Zr / 水 / 融解 / マルチカノニカル法 / Cu / Zr / 特性理論 / 第一原理計 / PBEsol

【研究成果の概要】

物質の原子構造を精度よく取り扱える非経験的電子状態計算が与える力場から、マルチカノニカルアンサンブルを媒介にしてその熱力学が最大限保持されるようにモデル原子間ポテンシャルを導く手法について、物質の3つの結合様式(イオン、金属、分子)について代表(MgO、Cu-Zr、水)を選んで、その能力を熱平衡として扱える融解の性質と非平衡の性質であるガラス化について検証し手法の改良を行った。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2008 - 2011

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)