マイクロスケール構造の力学応答に関するフェーズフィールドモデリング

摘要

近年の工学デバイスにはマイクロ·ナノスケールの微細な構造から生み出される様々な機能特性が利用されている．このような微細構造には，人工的に作られる構造と，材料のもつ自己組織化特性によって形成される構造があり，後者の場合，高度な加工を施す必要がない反面，生成される構造の再現性や，使用中の環境による構造変化が問題となる．そのため，微視組織の形成と安定化／不安定化に関して十分な研究を進める必要があり，効率的な開発には計算機シミュレーションの利用が不可欠になっている．フェーズフィールドモデルは，このような目的に相応しいモデルであり，デンドライトやセル状組織，ラメラ組織など，様々な組織形成の再現が可能であるとともに，自己組織化についても多くの研究が進められている．著者らは，このモデルに対して，弾塑性の力学場を連成させ，複雑な微視組織の内部に生じる微視的な応力分布のシミュレーションを行っており，本研究では，このモデルを利用して，力学的な負荷が加えられたときの微視構造変化の再現を試みる．特に本報では，全体的な変形が与えられたとき，内部構造が不安定となり，安定な構造に自発的に変化していく過程を対象とする．