JPH08168937A - Hyperfine processing supporting system and hyperfine processor - Google Patents

Hyperfine processing supporting system and hyperfine processor

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JPH08168937A
JPH08168937A JP31448294A JP31448294A JPH08168937A JP H08168937 A JPH08168937 A JP H08168937A JP 31448294 A JP31448294 A JP 31448294A JP 31448294 A JP31448294 A JP 31448294A JP H08168937 A JPH08168937 A JP H08168937A
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JP
Japan
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support system
potential
unit
atoms
calculation
Prior art date
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Pending
Application number
JP31448294A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomohiro Uchida
智洋 内田
Tatsuo Yokozuka
達男 横塚
Yoshikazu Kawachi
義和 河内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PURPOSE: To drastically reduce the simulation performing time by providing a potential function part for deriving force between atoms for reproducing a mechanical property of a solid crystal and a calculating part for performing the deduction wherein the dynamic process of the atom is followed by the molecular dynamical method on the basis of the condition set in the condition setting part. CONSTITUTION: Input of the processing condition is performed in a condition setting part 11. In a potential function part 12, a parameter 21 of copper of a two-body potential function having the small calculating amount, a parameter 22 of copper of an EAM potential function having the large calculating amount, and having high precision, and a condition 23 for switching two potentials are input. The calculation of simulation of the processing is performed by a calculating unit 13 by using these conditions. The coordinates of respective atoms in respective times, output from the calculating unit 13 are sequentially held by a data holding unit 14.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は固体の界面で起こる摺動
現象である切削、研削、変形、研磨、摩擦、摩耗現象等
の機械的特性をシミュレーションする超微細加工支援シ
ステムおよびシミュレーション結果に基づいて固体の加
工、特性評価を行なう超微細加工装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is based on an ultrafine processing support system for simulating mechanical characteristics such as cutting, grinding, deformation, polishing, friction and wear phenomena which are sliding phenomena occurring at solid interfaces, and simulation results. The present invention relates to an ultrafine processing apparatus for processing solids and evaluating characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に固体物性に適応される分子動力学
法では、各原子の受ける力はポテンシャルの勾配より算
出している。用いられるポテンシャル関数は極簡単な経
験的なものから第一原理より電子状態を計算して求める
ものまで多種多様である。これらの特徴は、2体ポテン
シャルのような経験的なポテンシャル関数は基本的な機
械的特性等は得られるが、各種の物性の再現は困難であ
る。一方、第一原理を用いたポテンシャル関数は物質固
有の電子状態を得ることでその物性を精密に記述でき
る。演算量は経験的なポテンシャルは少なく、第一原理
から得られたものは非常に膨大になる。現実には、シミ
ュレーションの目的に併せて、精度と演算量の兼ね合い
より使用するポテンシャル関数は厳選される。機械的な
現象をシミュレーションするには基本的な性質は2体ポ
テンシャルを用いて再現が可能である。
2. Description of the Related Art Generally, in the molecular dynamics method applied to solid state physical properties, the force received by each atom is calculated from the potential gradient. There are various potential functions used, ranging from extremely simple empirical ones to those obtained by calculating electronic states from the first principle. As for these characteristics, although an empirical potential function such as a two-body potential can obtain basic mechanical properties, it is difficult to reproduce various physical properties. On the other hand, the potential function using the first principle can accurately describe the physical properties by obtaining the electronic state peculiar to the substance. There is little empirical potential for the amount of calculation, and the amount obtained from the first principle is extremely huge. In reality, the potential function to be used is carefully selected depending on the balance between accuracy and the amount of calculation in accordance with the purpose of simulation. To simulate a mechanical phenomenon, the basic properties can be reproduced using the two-body potential.

【0003】しかしながら、欠陥や結晶粒界を含む規則
性の低い材料であったり、異種の材料の複合物、合金で
は十分とはいえない。そのよう中で原子挿入法(EA
M)によるポテンシャル関数はその精度と計算量の少な
さから最近多方面に用いられはじめている。EAMポテ
ンシャルは多体ポテンシャルの一種であるが、Car&
Pallineloらの方法などの第一原理分子動力学
法のような密度汎関数を用いた精密な計算ではなく簡略
した計算法を用いているために、むしろ経験的なポテン
シャルに匹敵する演算量の少なさであり、異種の材料の
複合物、合金、不純物・欠陥を含む材料の機械的な特性
のシミュレーションには現状では最適であると考えられ
ている。しかしながら、2体ポテンシャルに比べて数倍
から10倍程度の演算量を必要とし、加工構造物モデル
のサイズの拡大の妨げる主な原因の一つとなっている。
現状では、1GFLOPSの計算機で10万〜100万
個の原子を有するシミュレーションが2体ポテンシャル
を主に用いて行なわれている。機械的な性質を十分にシ
ミュレーションするには、結晶の粒界や、欠陥・転移を
含む結晶を扱う必要があり、最低でも100万〜100
0万個の原子を扱い、3次元構造を持つモデルが必須と
なる。このためには計算機の能力向上も期待しなければ
ならないが、それと同時に精度を落とさないアルゴリズ
ムの開発も要望されている。
However, it cannot be said that a material having low regularity including defects and crystal grain boundaries, a composite of different materials, or an alloy is sufficient. Atomic insertion method (EA
The potential function according to M) has recently begun to be used in various fields because of its accuracy and small amount of calculation. EAM potential is a kind of many-body potential, but Car &
Since a simplified calculation method is used instead of an accurate calculation using a density functional such as the first-principles molecular dynamics method such as the method of Pallinello et al., The amount of calculation that is comparable to the empirical potential is rather small. At present, it is considered optimal for simulating the mechanical properties of composites of different materials, alloys, and materials containing impurities and defects. However, it requires a calculation amount that is several to ten times that of the two-body potential, which is one of the main causes of hindering the expansion of the size of the machined structure model.
At present, a simulation having 100,000 to 1,000,000 atoms is carried out on a 1GFLOPS computer mainly using a two-body potential. In order to fully simulate the mechanical properties, it is necessary to deal with the crystal grain boundaries and crystals containing defects and dislocations, and at least 1,000,000 to 100
A model with a three-dimensional structure that handles 0,000 atoms is essential. For this purpose, it is necessary to expect improvement in computer capacity, but at the same time, there is a demand for the development of an algorithm that does not reduce accuracy.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】精度を落とさないアル
ゴリズムの開発とは、結果に現れる精度を犠牲とせずに
演算量を減らすことである。分子動力学法のシミュレー
ション中の演算は、ポテンシャルの計算、各原子が受け
る力の計算、原子の座標の更新とに大きく分けられ、最
も演算量が多いのはポテンシャルの部分であり、全体の
半分から8、9割を占めている。この部分の演算量を減
らすことが、全体の演算量を削減に貢献すると考えられ
るが、ポテンシャルの計算精度が、シミュレーション結
果に直接結び付き、単純には解決がつかない問題であっ
た。
The development of an algorithm that does not reduce the accuracy is to reduce the amount of calculation without sacrificing the accuracy that appears in the result. The calculation during the simulation of the molecular dynamics method is roughly divided into calculation of the potential, calculation of the force received by each atom, and updating of the coordinates of the atom. The largest amount of calculation is the potential part, half of the total. From 80 to 90%. It is considered that reducing the calculation amount of this part contributes to the reduction of the total calculation amount, but the calculation accuracy of the potential is directly linked to the simulation result, which is a problem that cannot be solved simply.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】2体ポテンシャルとEA
Mポテンシャルとは演算量と精度の相捕的な関係におい
て対局的なものと位置付けられる。機械的な性質を十分
にシミュレーションするには、結晶の粒界や、欠陥・転
移を含む結晶や、異種の材料の複合物、を考慮する必要
がある。このためには2体ポテンシャルでは精度的に不
十分であり、EAMポテンシャルを用いる事を要求さ
れ、演算量の増加ををもたらす。これらの計算において
EAMポテンシャルと2体ポテンシャルの差が最も現れ
るのは、結晶構造の規則性が低下して、特定の原子に大
きな力が加わる場合である。この際、最近接原子程度の
部分に存在する原子からの寄与しか考慮できない2体ポ
テンシャルでは、EAMポテンシャルに対して誤差が非
常に大きくなる。一方、逆に結晶位置からの変位が少な
く、その結果として受ける力の絶対値が低い場合には、
この両者の差は少なく、誤差は無視できると見做せる。
加工、破壊等の現象のシミュレーションでは、これら両
ポテンシャルの差異が大きな部位と無視できる部位が同
時刻に存在していることが特徴で、全体の結果の精度を
確保するために、精度のよいものを採用する必要があっ
た。しかし、結晶性の低い部位にのみ、精度を確保でき
るEAMポテンシャルを採用し、結晶性の高い部位で
は、精度が低く演算量の少ないポテンシャルを用いれ
ば、全体の結果に対して精度を落とさずに、全体の演算
量の低下を図れる。また、分子動力学法では動きの激し
い原子では、演算する際の時間の刻み幅をより細かく取
る必要がある。これに対して外力が少ない場合は、熱振
動を再現できる時間刻みで差し支えない。そこで、動き
の激しい部位と、そうでない部位で時間の刻み幅、原子
座標位置の更新頻度を最適化することで、精度を保った
演算時間の削減が可能となる。
[Means for Solving the Problem] Two-body potential and EA
The M potential is positioned as a game-playing one in the compensatory relationship between the calculation amount and the accuracy. To fully simulate mechanical properties, it is necessary to consider grain boundaries of crystals, crystals containing defects and dislocations, and composites of different materials. For this purpose, the two-body potential is insufficient in accuracy, and it is required to use the EAM potential, resulting in an increase in the amount of calculation. In these calculations, the difference between the EAM potential and the two-body potential appears most when the regularity of the crystal structure is reduced and a large force is applied to a specific atom. At this time, in the two-body potential in which only the contributions from atoms existing in the region of the closest atom are considered, the error becomes very large with respect to the EAM potential. On the other hand, on the contrary, when the displacement from the crystal position is small and the resulting absolute value of the force is low,
The difference between the two is small and it can be considered that the error can be ignored.
Simulations of phenomena such as machining and destruction are characterized by the fact that there is a site with a large difference between these potentials and a site that can be ignored at the same time. Had to adopt. However, if the EAM potential that can ensure the accuracy is adopted only in the part with low crystallinity and the potential with low accuracy and a small amount of calculation is used in the part with high crystallinity, the accuracy is not deteriorated with respect to the overall result. , The overall calculation amount can be reduced. In addition, in the case of an atom that moves rapidly in the molecular dynamics method, it is necessary to take a finer time step during calculation. On the other hand, when the external force is small, it is possible to reproduce the thermal vibration in time steps. Therefore, by optimizing the time step size and the update frequency of the atomic coordinate position between the part that does not move rapidly and the part that does not, it is possible to reduce the calculation time while maintaining accuracy.

【0006】[0006]

【作用】シミュレーション結果の精度を保てるように、
加工構造物モデルの部位によってポテンシャルの種類、
シミュレーション時間の刻み幅を選択することで、シミ
ュレーション結果の精度を劣化することなく、演算量の
減少が図れ、加工構造物モデルサイズの拡大、加工構造
物モデルサイズの変更がなければシミュレーション時間
の短縮が図れる。
[Operation] In order to maintain the accuracy of the simulation results,
The type of potential depends on the part of the processed structure model,
By selecting the step size of the simulation time, the calculation amount can be reduced without degrading the accuracy of the simulation result, and the simulation time can be shortened unless the machined structure model size is expanded or the machined structure model size is changed. Can be achieved.

【0007】[0007]

【実施例】以下、本発明の実施例について、加工シミュ
レーション結果の図面を参照しながら説明する。図1は
本発明の実施例の超微細加工装置システムの構成図であ
る。図1において、11は固体材料の組成、構造の設
定、および加工速度、切削方向、切削厚さ、固体材料の
温度などの加工条件の設定を入力または変更する機能を
有する条件設定部、12は固体結晶の機械的特性を再現
する原子間力を導出する2つのポテンシャル関数を入力
するポテンシャル関数部と、13は分子動力学法により
各時刻の各原子に働く力を求め、1タイムステップ後の
各原子の座標を算出し、これらの過程を繰り返すこと
で、原子集団の挙動の動的過程を演繹する機能を有する
計算部、14は計算部13から出力された、各時刻にお
ける各原子の座標を逐次保持する機能を有するデータ保
持部、15は計算部13により出力された結果を表示・
確認するためのプリンター、CRTディスプレイ等の出
力表示部、16はデータ記憶部14に保持されているデ
ータを元にして得られた解析結果画像を表示する機能を
有する画像表示部、17はデータ保持部14に記憶され
ているデータを元にして実際に超微細加工を制御する機
能を有する加工部である。矢印の向きは情報の伝達方向
を表わす。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings of processing simulation results. FIG. 1 is a block diagram of an ultrafine processing apparatus system according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 11 is a condition setting unit having a function of inputting or changing the composition of solid material, setting of structure, and setting of processing conditions such as processing speed, cutting direction, cutting thickness, temperature of solid material, and 12 The potential function part that inputs two potential functions that derive the interatomic force that reproduces the mechanical properties of the solid crystal, and 13 obtain the force acting on each atom at each time by the molecular dynamics method, and after 1 time step A calculation unit having a function of deducing the dynamic process of the behavior of the atomic group by calculating the coordinates of each atom and repeating these processes, 14 is the coordinate of each atom at each time output from the calculation unit 13. Is a data holding unit having a function of sequentially holding, and 15 displays the result output by the calculation unit 13.
An output display unit such as a printer or a CRT display for confirmation, 16 is an image display unit having a function of displaying an analysis result image obtained based on the data stored in the data storage unit 14, and 17 is data storage It is a processing unit having a function of actually controlling ultrafine processing based on the data stored in the unit 14. The direction of the arrow represents the direction of information transmission.

【0008】図2は本実施例における加工構造物と被加
工構造物の位置関係を表わす説明図であり、18は被加
工構造物、19は加工構造物である。ここでは説明の簡
単化のために、被加工構造物18のみ銅金属単結晶と
し、加工構造物19はその内部構造を考慮しない完全剛
体としている。表面切削加工は平坦な表面をもつ18の
上面を19で削ることで行なう。
FIG. 2 is an explanatory view showing the positional relationship between the machined structure and the structure to be machined in the present embodiment, where 18 is the structure to be machined and 19 is the structure to be machined. Here, for simplification of description, only the structure 18 to be processed is made of copper metal single crystal, and the processed structure 19 is made to be a completely rigid body without considering its internal structure. The surface cutting is performed by cutting the upper surface of 18 having a flat surface with 19.

【0009】はじめに、条件設定部11において加工条
件の入力を行なう。ここでいう入力とは、キーボードの
ような入力装置からの入力でもよいし、あらかじめ用意
したデータを読み込ませてもよい。本実施例では、被加
工構造物18を構成する930個のそれぞれの原子の初
期座標のデータと、加工速度と、加工構造物19の形状
と、被加工構造物18と加工構造物19の相対位置座標
とを読み込ませた。原子の初期座標のデータを読み込ま
せる代わりに、形状、元素、組成、結晶方位などを入力
してもよい。つぎに、ポテンシャル関数部12におい
て、演算量の少ない2体ポテンシャル関数の銅のパラメ
ーター21と、演算量が多く、精度の良いEAMポテン
シャル関数の銅のパラメーター22と、この2種類のポ
テンシャルを切り替える条件23とを入力をする。精度
の良いポテンシャルを用いたほうがよい部位は、移動が
激しい原子や不規則な原子配列である所である。原子の
移動が激しい部位と原子が受ける力が大きい部位は、被
加工構造物18と加工構造物19が接してる近傍である
ことから、ポテンシャルの切り替えは簡単化のために、
加工構造物19の進行方向前面の位置に対して、進行方
向での距離で2ナノメートル以内に存在する原子にはE
AMポテンシャル関数を、それ以遠は2体ポテンシャル
関数を用いる。
First, the condition setting section 11 inputs processing conditions. The input here may be an input from an input device such as a keyboard, or may be the reading of data prepared in advance. In this embodiment, the data of the initial coordinates of each of the 930 atoms forming the structure to be processed 18, the processing speed, the shape of the structure to be processed 19, and the relative relationship between the structure to be processed 18 and the structure to be processed 19. The position coordinates and were read. Instead of reading the data of the initial coordinates of the atom, the shape, element, composition, crystal orientation, etc. may be input. Next, in the potential function unit 12, a copper parameter 21 of a two-body potential function with a small amount of calculation, a copper parameter 22 of an EAM potential function with a large amount of calculation, and a condition for switching these two types of potentials. 23 and are input. The site where it is better to use a highly accurate potential is an atom that moves rapidly or an irregular atomic arrangement. Since the site where the movement of the atom is strong and the site where the force that the atom receives is large are in the vicinity where the structure to be machined 18 and the structure to be machined 19 are in contact, the potential switching is simplified for simplification.
An atom existing within 2 nanometers in the direction of travel with respect to the position in front of the processed structure 19 in the direction of travel is E
The AM potential function is used, and beyond that, the two-body potential function is used.

【0010】以上の条件を用い、計算部13で加工のシ
ミュレーションの演算を行なう。図3、図4、図5は、
いずれも加工を始めてから、10万タイムステップ(1
00ピコ秒)後の結果である。これらの図において24
は被加工構造物中の原子を表す。図3は本実施例の条件
でポテンシャル関数を使い分けた場合の結果である。図
4はすべての原子に精度のよいEAMポテンシャル関数
を用い、他は同等な条件で行なった結果であるが、図3
の結果は図4と比べてほぼ同様な原子配置が得られてい
る。図5はすべての原子に2体ポテンシャル関数を用
い、他は同等な条件で行なった結果であるが、図5の結
果は図3、4と比べて大きく異なっている。図3、4、
5の各々の結果を得るの要した計算時間を(表1)に示
す。
Using the above conditions, the calculation unit 13 calculates the machining simulation. 3, 4, and 5,
In both cases, 100,000 time steps (1
The result after 00 picoseconds). 24 in these figures
Represents an atom in the structure to be processed. FIG. 3 shows the results when the potential functions are selectively used under the conditions of this embodiment. FIG. 4 shows the result obtained by using the EAM potential function with high accuracy for all the atoms and under the same conditions for other atoms.
As a result, a similar atomic arrangement is obtained as compared with FIG. FIG. 5 shows the results obtained by using the two-body potential function for all the atoms and under other conditions under the same conditions, but the results of FIG. 5 are significantly different from those of FIGS. 3, 4,
The calculation time required to obtain each of the 5 results is shown in (Table 1).

【0011】[0011]

【表1】 [Table 1]

【0012】すべての原子に2体ポテンシャル関数を用
いた場合に比べて、すべての原子にEAMポテンシャル
関数を用いた場合は3.54倍の時間がかかり、本実施
例は1.5倍程度の値になっている。この本実施例の実
行時間は2体ポテンシャル関数とEAMポテンシャル関
数とで力を算出する際に参照する原子数の比率で説明で
きる。ここで示した結果の比較は、本実施例がEAMポ
テンシャル関数の特色であるシミュレーション精度を損
なうことなく、実行時間の削減を実証している。
Compared to the case where the two-body potential function is used for all the atoms, it takes 3.54 times when the EAM potential function is used for all the atoms, and this embodiment takes about 1.5 times. It is a value. The execution time of this embodiment can be explained by the ratio of the number of atoms referred to when calculating the force by the two-body potential function and the EAM potential function. The comparison of the results shown here demonstrates a reduction in execution time without impairing the simulation accuracy of this example, which is a feature of the EAM potential function.

【0013】なお、実施例では2つのポテンシャル関数
を使い分けているが、3つ以上のポテンシャルを環境の
違いに併せて用いることで、実施時間と結果の精度の両
立の最適化を更に図ることができる。
In the embodiment, two potential functions are used properly, but by using three or more potentials according to the difference in environment, it is possible to further optimize the compatibility of the execution time and the accuracy of the result. it can.

【0014】なお、実施例では加工構造物19の進行方
向前面の位置に対して、進行方向での距離で2ナノメー
トル以内に存在する原子にはEAMポテンシャル関数
を、それ以遠は2体ポテンシャル関数を用いているが、
EAMポテンシャル関数で計算する範囲は、2ナノメー
トル以内でなくてもよいし、各時刻で各原子がもつ運動
エネルギーでの切り替えでは、更に精度の向上が図れ
る。
In the embodiment, the EAM potential function is used for atoms existing within 2 nanometers in the direction of travel with respect to the position of the front surface of the processed structure 19 in the direction of travel, and the two-body potential function is used for distances beyond that. Is used,
The range calculated by the EAM potential function does not have to be within 2 nanometers, and switching with the kinetic energy of each atom at each time can further improve accuracy.

【0015】なお、各時刻で各原子がもつ運動エネルギ
ーで、ポテンシャル関数の使い分けを実施しているが、
この基準を用いてシミュレーション時間の刻み幅の単位
を変化させることでも、同様な効果を得ることができ
る。つまり、動きの少ない原子に対しては例えば、10
タイムステップに一度だけ原子の座標を更新し、動きの
激しい原子に対してはこれまで通り、1タイムステップ
毎に更新する。これにより、動きの少ない原子に関して
は、演算量がこれまでの約1/10に軽減され、高速化
が行える。動きの少ない原子のみを選択するため、シミ
ュレーション全体の精度はほとんど変わらない。
The kinetic energy of each atom at each time is used to selectively use the potential function.
The same effect can be obtained by changing the unit of the step size of the simulation time using this criterion. In other words, for atoms that do not move much
The atom coordinates are updated only once per time step, and for atoms that move rapidly, the atom coordinates are updated every time step as before. As a result, with respect to atoms that do not move much, the amount of calculation is reduced to about 1/10 of that used so far, and the speed can be increased. Since only atoms with few movements are selected, the accuracy of the whole simulation is almost unchanged.

【0016】なお、上記のポテンシャルの使い分けとシ
ミュレーション時間の刻み幅の変化を組み合わせても良
い。
It is also possible to combine the use of the above potentials and the change in the step size of the simulation time.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上のように本発明は、少なくとも2つ
の原子間ポテンシャルを同時に設定し、計算部におい
て、原子のおかれている環境に応じてポテンシャルを使
い分けることにより、計算精度を犠牲にせずに、結果を
より短時間に得ることができる。すなわち、シミュレー
ション結果の精度を犠牲にせず、シミュレーション実施
時間の大幅な削減を可能とすることが、本発明の特徴で
ある。したがって、本発明により演算を高速化した超微
細加工支援システムは、超微細加工とそれに伴う設計に
費やす開発期間、材料資源、人的労力を従来よりも大幅
に削減することが可能となる。
As described above, according to the present invention, at least two interatomic potentials are set at the same time, and the potentials are selectively used in the calculation unit according to the environment in which the atoms are placed, so that the calculation accuracy is not sacrificed. Moreover, the result can be obtained in a shorter time. That is, it is a feature of the present invention that the simulation execution time can be significantly reduced without sacrificing the accuracy of the simulation result. Therefore, according to the present invention, the ultra-fine machining support system that accelerates the calculation can significantly reduce the development period, material resources, and human labor required for the ultra-fine machining and the accompanying design.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例の超微細加工装置の構成図FIG. 1 is a configuration diagram of an ultrafine processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】同実施例における加工構造物と被加工構造物の
関係を表わす図
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a processed structure and a structure to be processed in the embodiment.

【図3】同実施例における画像表示部の表示画像を表わ
す図
FIG. 3 is a diagram showing a display image on an image display unit in the embodiment.

【図4】多体ポテンシャルのみを用いた例における画像
表示部の表示画像を表わす図
FIG. 4 is a diagram showing a display image on an image display unit in an example using only many-body potentials.

【図5】2体ポテンシャルのみを用いた例における画像
表示部の表示画像を表わす図
FIG. 5 is a diagram showing a display image on an image display unit in an example using only two-body potentials.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 条件設定部 12 ポテンシャル関数部 13 計算部 14 データ保持部 15 出力部 16 画像表示部 17 加工部 18 被加工構造物 19 加工構造物 21 2体ポテンシャル関数のパラメーター 22 EAMポテンシャル関数のパラメーター 23 2種類のポテンシャルを切り替る原子の条件 24 被加工構造物中の原子 11 Condition Setting Section 12 Potential Function Section 13 Calculation Section 14 Data Holding Section 15 Output Section 16 Image Display Section 17 Machining Section 18 Worked Structure 19 Machining Structure 21 Two-body Potential Function Parameter 22 EAM Potential Function Parameter 23 Two Types Of atoms that switch the potential of the atoms 24 Atoms in the structure to be processed

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固体の結晶構造に基づく3次元的原子配
置を有する複数の構造物モデルを設定できる条件設定部
と、固体結晶の機械的特性を再現する原子間力を導出す
るポテンシャル関数部と、前記条件設定部に設定した条
件に基づいて分子動力学法により原子の動的過程を追う
演繹を行う計算部と、前記計算部で得られた結果を逐次
記録保持するデータ保持部とを備え、前記複数の構造物
が摺動を起こすときに起こる現象である切削、研削、変
形、研磨、摩擦、摩耗のうち少なくともいずれか1つの
プロセスのシミュレーションを行なう超微細加工支援シ
ステム。
1. A condition setting unit capable of setting a plurality of structure models having a three-dimensional atomic arrangement based on a solid crystal structure, and a potential function unit deriving an interatomic force for reproducing mechanical properties of a solid crystal. A calculation unit that performs a deduction that follows the dynamic process of atoms by a molecular dynamics method based on the conditions set in the condition setting unit; and a data holding unit that sequentially records and holds the results obtained by the calculation unit. A microfabrication support system for simulating at least one of cutting, grinding, deformation, polishing, friction, and wear, which is a phenomenon that occurs when the plurality of structures slide.
【請求項2】 ポテンシャル関数部において、少なくと
も2つの原子間ポテンシャルと、原子のおかれている環
境に応じて前記ポテンシャルを計算部で使い分けるため
の条件を設定することを特徴とする請求項1記載の超微
細加工支援システム。
2. The potential function section sets at least two interatomic potentials and conditions for properly using the potentials in the calculation section according to the environment in which the atoms are placed. Ultra-fine processing support system.
【請求項3】 計算部において、ポテンシャルの値を計
算するにあたり参照する原子の数を当該原子からの距離
により選別する請求項2記載の超微細加工支援システ
ム。
3. The hyperfine machining support system according to claim 2, wherein the calculation unit selects the number of atoms to be referred to when calculating the potential value, according to the distance from the atom.
【請求項4】 少なくとも2種類のポテンシャル関数を
用い、各々のポテンシャル関数で最適な有効半径を独立
に設定する請求項3記載の超微細加工支援システム。
4. The hyperfine machining support system according to claim 3, wherein at least two kinds of potential functions are used, and the optimum effective radius is set independently for each potential function.
【請求項5】 条件設定部において、各原子の運動を計
算する時間単位の長さを、個々の原子ごとに独立に設定
する請求項1記載の超微細加工支援システム。
5. The hyperfine machining support system according to claim 1, wherein the condition setting unit sets the length of the time unit for calculating the motion of each atom independently for each atom.
【請求項6】 請求項1乃至5のいずれかに記載した内
容を組み合わせた超微細加工支援システム。
6. An ultrafine processing support system in which the contents described in any one of claims 1 to 5 are combined.
【請求項7】 請求項1乃至6のいずれかに記載の超微
細加工支援システムと前記超微細加工支援システムで得
られた結果に基づいて超微細加工を行なう加工部とを備
えた超微細加工装置。
7. An ultrafine machining comprising the ultrafine machining support system according to any one of claims 1 to 6 and a machining unit for performing ultrafine machining based on a result obtained by the ultrafine machining support system. apparatus.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US10646317B2 (en) 2017-01-25 2020-05-12 Fujitsu Limited Occlusal state identifying method, occlusal state identifying apparatus, and storage medium

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