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沖田 泰良

所属:人工物工学研究センター
役職:准教授
生年:1974
出身:広島
E-mail:okita@race.u-tokyo.ac.jp
URL:http://okitalab.race.u-tokyo.ac.jp/

検査・計算科学による人工物デジタルツイン

 

材質劣化検出のための非破壊検査技術開発

人工物デジタルツインとは、原子力プラント・船舶・橋梁等の人工物システムを対象とし、検査・モニタリングで得られた構造材料の状態を入力データとする数値モデルにより、計算機内仮想空間で人工物システムを再現するものです。それに必要な検査・モニタリングとして、人工物構造材料の亀裂発生と進展を検出する従来の技術に加え、その予兆・前兆である微細組織(転位・介在物)や化学的変化等を検出しうる革新的な非破壊検査技術の開発を行っています。

 

結晶性材料マルチスケールシミュレーション

人工物システムを計算機内仮想空間で再現するため、各種の検査・モニタリングで得られたデータを入力値とする分子シミュレーションを行っています。特に、結晶性材料を対象とし、原子レベルの挙動をモデル化する第一原理計算や分子動力学法、原子拡散を伴う過程をモデル化する機構論的モンテカルロ法等を中心に、様々な数値モデルを用い各スケールの現象を解明しています。

 

分子動力学-有限要素連成シミュレーション

デジタルツインには、種々の数値モデルで得られた各スケールの現象を統合することが不可欠です。本グループでは、異なるスケールの現象を結びつける方法の一つとして、分子動力学(MD)と有限要素を連成させる二重解像度要素法を開発してきました。この手法により、従来型MDと比較して数千倍の高効率かつ同等の精度を有する計算が可能となります。本手法を結晶性材料に適用し、従来手法のみでは不可能であった様々なメゾスケール現象を解明していきます。


Message 原子力プラント・船舶・橋梁等の人工物システムを対象とし、検査と計算科学により、デジタルツイン構築を目指しています。これにより、自然災害に対し強靭で、社会環境変化に対し柔軟な次世代システムとなり得ます。

Keyword:分子動力学,モンテカルロ,分子動力学-有限要素連成解析,非破壊検査

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