材料力学および構造健全性評価学への分子動力学シミュレーションの応用(<特集II>分子動力学(MD)を応用して何ができるか)
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概要
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「構造解析」という用語は様々な分野で,様々な意味に用いられているが,ここでは,変形体の力学問題に対し,内部に適切な幾何学的構造を記述するモデルを導入して行なう解析方法の総称をこう呼ぶことにする.連続体力学に基礎をおくモデル化を行ない,有限要素法(Finite Element Method; FEM)に代表されるシミュレーションによって,変形体の力学問題にアプローチする構造解析手法は,今や固体力学分野のインフラストラクチャとして定着している.一方,分子動力学(Molecular Dynamics; MD)シミュレーションは,変形体の内部に原子構造モデルを仮定して実施される構造解析手法の一つと位置付けることができる(例えば,MD法の原子レベル構造解析への具体的応用の一例として最近の報告を参照願いたい).MD法は,統計力学の理論やモデルの検証を目的として始まり,今でも,それが基礎となっていることに変わりはないが,ミクロ構造を設計することによる新しいデバイスの開発が進んでいる昨今,ミクロ材料の強度・健全性評価,機能設計,製造プロセスの提案,実装方案の獲得を目指した構造解析手法として,従来のマクロ機械設計においてFEMが果たしているのと同様な役割を原子/分子レベルで担うことが期待されている.ここでは,材料力学分野,特に,構造健全性評価に関わる原子系シミュレーションについて展望する.なお,本稿は,既に報告した資料を再構成し,加筆したものである.
- 2003-09-05
著者
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