材料計算における粗視化法の新たな展開; 擬連続体法と粗視化粒子法

Recent development in computational continuum mechanics; The quasi-continuum method and the coarse-grained particle method

五十嵐 誉廣  ; 尾形 修司*

Igarashi, Takahiro; Ogata, Shuji*

分子動力学法に代表される計算機解析は原子レベルから短い時間スケールで事象を解析することが可能であるため、材料科学分野においてミクロレベルの機構を解明するための手法として大いに期待されている。原子間相互作用を表すためのさまざまな手法も提案されており、電子論を含めた詳細解析が可能な第一原理計算、ある程度電子論を含みながらも比較的大きな系を扱うことができる強結合理論,電子論を考えず原子間相互作用を適切な関数系に模擬することで扱える系のサイズを拡大することが可能な古典ポテンシャルなどを使い分けることができるため、計算機解析は非常に汎用性の高い手法といえる。しかし、最も計算コストの少ない古典分子動力学法を用いたとしても、現在の計算機で扱える最大自由度は10億程度であり、現実と比較可能な大きさの系を取り扱うことは難しい。本解説では、原子レベルの情報を残しつつ計算コストを削減するための手法である擬連続体法と粗視化粒子法を紹介する。幾つかの解析例からそれぞれの粗視化手法を用いる有用性について議論する。

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