このページでは、当研究室が扱う二つの研究の方向と、現在取り組んでいる研究テーマを紹介します。
This page describes the two directions in which we work, and the topics currently under way.
1. 研究の二つの方向
Two directions of our research
離散と連続の境界は、一箇所にあるわけではありません。当研究室は、二つの異なる場所でこの境界を扱っています。考え方の背景については About を、分野の状況については The Field をご覧ください。
(1) 材料の限界を解像する
材料の内部にある境界です。
金属材料の内部では、それぞれの結晶粒の中で、特定の面と方向に沿ったすべりが生じています。この離散的な事象が集まって、材料としての応答が現れます。この流れでは、結晶レベルの変形機構から出発して、被加工材の異方性、加工にともなう組織の変化、そして変形が一様でなくなる条件を導きます。逆に、目標とする応答から組織や加工条件を定めることも、同じ境界を反対向きに辿る作業です。
用いるのは、自作の結晶塑性有限要素解析コードです（Theories & Tools）。
(2) 設計の限界を解像する
計算の出口にある境界です。
連続体として計算された応答は、そのままでは設計や生産の判断になりません。どの条件を選ぶか、どの工程を組むか、どこまで計算を信頼してよいか——こうした判断は個別で、離散的です。この流れでは、シミュレーションの結果を、最適化・機械学習・サロゲートモデルといった手段を介して、実際の意思決定へ接続します。
対象は板材成形に限りません。流体・熱との連成、人体モデルを用いた衝撃解析なども扱います。
2. 現在の研究テーマ
Topics currently under way
在籍学生が取り組んでいるテーマです。指導教員との議論を通じて、毎年新しく設定しています。学生の氏名と学年は Members をご覧ください。
(1) 「材料の限界を解像する」関連テーマ
変形経路の変化による集合組織生成手法に関する研究
Generating crystallographic textures through changes in deformation path
圧延や予ひずみのように変形の経路を変えることで、目的とする集合組織を計算上で作り出す手法を検討しています。得られた集合組織は、後続の解析の入力として用います。
We are developing a computational method for producing target crystallographic textures by varying the deformation path. The resulting textures serve as input to subsequent analyses.
多重すべりメカニズムと応力増分方向依存性の関係に関する研究
Multislip mechanisms and the direction dependence of stress increments
複数のすべり系が同時に活動する状態と、応力増分の向きによって応答が変わる性質との関係を調べています。多結晶体の解析を通じて、両者がどう結びつくかを明らかにすることを目指しています。
We are examining how the simultaneous activity of multiple slip systems relates to the dependence of material response on the direction of the stress increment.
大ひずみ域加工硬化曲線取得のための単純せん断試験に関する研究
Simple shear testing for work-hardening curves at large strains
大ひずみ域まで加工硬化曲線を得るための単純せん断試験について、試験片形状と評価方法を検討しています。引張試験では到達できないひずみ域を対象とします。
We are studying specimen geometry and evaluation methods for simple shear tests, which give access to work-hardening curves at strains beyond the reach of tensile testing.
複相組織における応力分配に関する研究
Stress partitioning in dual-phase microstructures
硬い相と軟らかい相が混在する組織で、応力とひずみがどのように分配されるかを解析しています。相の体積分率や配置が巨視的な強度に与える影響を扱います。
We analyze how stress and strain are partitioned between hard and soft phases, and how volume fraction and morphology affect the macroscopic strength.
潜在硬化パラメータの同定可能性に関する研究
Identifiability of latent hardening parameters
すべり系どうしの相互作用を表すパラメータが、巨視的な試験結果からどこまで決定できるかを検討しています。決められない組み合わせを事前に見分けることが目的です。
We investigate the extent to which parameters describing slip-system interactions can be determined from macroscopic test data, and how to identify in advance the combinations that cannot be separated.
活動すべり系の切替率を用いた適応的な時間刻み制御に関する研究
Adaptive step-size control driven by the switching rate of active slip systems
計算精度と計算時間の両立を目指し、活動すべり系がどの程度入れ替わっているかを手がかりに、時間刻みを自動的に変える手法を検討しています。ステップ幅の決定を制御問題として定式化することを試みています。
We are developing a method that adjusts the time step automatically, using the rate at which the set of active slip systems changes as an indicator, formulated as a control problem in order to balance accuracy against computational cost.
(2) 「設計の限界を解像する」関連テーマ
プレス成形ラインのデジタルツインに関する研究
A digital twin for sheet metal press lines
材料特性のばらつきが成形結果に及ぼす影響を、生産ラインの規模で評価する枠組みを構築しています。個別の成形解析とライン全体の挙動をどう接続するかが課題です。
We are building a framework that evaluates, at production-line scale, how variability in material properties affects forming outcomes.
人の熱的安全性確保に向けた予測型デジタルツインに関する研究
A predictive digital twin for human thermal safety
人体の熱の出入りを短時間で計算できるモデルを構築し、暑熱環境下での安全性を事前に評価する仕組みを検討しています。
We are constructing fast-running models of human heat exchange, aiming at a system that can assess safety in hot environments before conditions become critical.
人の頭部衝撃リスク可視化システム構築に関する研究
A system for visualizing head impact risk
スポーツにおける頭部への衝撃を対象に、衝突の条件からリスクを推定し、その場で可視化するシステムを検討しています。
We are developing a system that estimates head impact risk from collision conditions in sport and visualizes it interactively.
3. 教員が進めているテーマ
Topics led by the faculty
学生のテーマとは別に、指導教員が自身で進めている検討です。将来の研究テーマの母体になります。
Alongside the student projects, the following are pursued by the faculty. They serve as the seedbed for future topics.
BCC 材料の数値材料試験に関する研究
Numerical material testing for BCC metals
体心立方構造の金属を対象に、集合組織を入力として引張特性や異方性を計算上で求める手法を検討しています。面心立方構造とはすべり系の構成が異なり、扱いを改める必要があります。
We are extending numerical material testing to body-centered cubic metals, whose slip system families differ from those of face-centered cubic metals and require a different treatment.
バウシンガー効果の結晶塑性的記述に関する研究
Crystal-plasticity description of the Bauschinger effect
負荷の向きを反転させたときに降伏応力が下がる現象を、結晶レベルの機構から記述することを検討しています。多工程の成形における予測精度に関わります。
We are examining how the drop in yield stress upon load reversal can be described from crystal-level mechanisms, a question that bears on the accuracy of multi-stage forming predictions.
動的ひずみ時効を伴う材料の変形挙動（PLC 効果）に関する研究
Deformation of materials exhibiting dynamic strain ageing (the PLC effect)
変形の途中で応力が不規則に変動する現象を対象としています。材料の内部で何が起きているかと、巨視的に観測される変動との関係を調べています。
We study materials in which the stress fluctuates irregularly during deformation, relating what happens inside the material to what is observed macroscopically.