分子動力学法による単結晶および多結晶α-Feの弾性定数の計算

Abstract

The purpose of this study is to suggest a procedure for calculating elastic constants such as Young's modulus and Poisson's ratio of polycrystalline metal using results of monocrystal grains calculated by Molecular Dynamics (MD) method. First, it was investigated whether it is possible to adopt the two-body potential of alpha-Fe made for tensile deformation of the (001)-direction in one of the (111)-direction. Such a potential function has also been made, which elastic constants of the (111)-direction by MD may coincide more exactly with experimental ones. A procedure is further suggested for calculating elastic constants of polycrystalline metal using the results of mono-crystal grains in the (111)- and (001)-directions calculated by MD simulations, and calculated Young's modulus and Poisson's ratio of polycrystalline alpha-Fe under high temperature by using the suggested procedure.

分子動力学(MD)法を用いて計算した単結晶粒の結果を使って多結晶金属のヤング率やポアソン比などの弾性定数を計算する方法を研究し提案した。まず、[001]方向に引張り変形させるために作成したα-Fe単結晶の2体力ポテンシャルをα-Fe単結晶の[111]方向への引張り変形に採用することが可能か否かを検討した。また、MDにより求めた[111]方向の弾性定数を実験で得た定数とより厳密に一致させることが可能なポテンシャル関数を作成した。MDシミュレーションにより計算した単結晶粒の[111]および[011]方向の結果を用いて多結晶金属の弾性定数を計算する方法を提案し、この方法を使って高温下の多結晶α-Feのヤング率とポアソン比を計算した。