Phase-field法とデータ科学によるデンドライト成長計算に必要となる物性値推定
高木知弘(京都工芸繊維大学・機械工学系)

Phase-fieldシミュレーションによるデンドライト凝固組織予測が急務であるが，その入力に必要となる多くの物性値の欠如が大きな課題である．本研究では，比較的容易に実施できるデンドライトの組織観察の結果を用い，phase-fieldシミュレーションとデータ科学を融合した新しい物性値推定法を開発し，その性能を評価する．データ科学としては，機械学習とデータ同化を用いる．

研究紹介ポスター／最終報告書

(1) 学術論文 （査読あり）
[]Ayano Yamamura, Hideyuki Yasuda, Tomohiro Takaki, 2026, Revealing interfacial anisotropy effects on dendritic growth in zinc alloys: a phase-field study, Materials & Design, 264, 115840
[]Ayano Yamamura, Shinji Sakane, Hideyuki Yasuda, Tomohiro Takaki, 2025, Efficient parameter estimation from a planar interface in directional solidification via AMR-accelerated phase-field data assimilation, Journal of Materials Research and Technology, 39, 4226-4233
(2) 国際会議プロシーディングス （査読あり）
[]A. Maruhashi, A. Yamamura, S. Sakane, T. Takaki, 2025, Particle filter-based phase-field data assimilation for estimating material parameters in solidification, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1335 (1), 012015
[]H. Yano, A. Yamamura, S. Sakane, T. Takaki, 2025, Estimation of interface properties from dendrite images using systematic phase-field simulations and convolutional neural network, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1335 (1), 012014
(3) 国際会議発表（査読なし）
[]H. Yano, A. Yamamura, S. Sakane, T. Takaki, Estimation of interface properties from dendrite images using systematic phase-field simulations and convolutional neural network, 7th International Conference on Advances in Solidification Processes (ICASP-7), June 10-13, 2025 , Madrid, Spain.
[]A. Maruhashi, A. Yamamura, S. Sakane, T. Takaki, Particle filter-based phase-field data assimilation for estimating material parameters in solidification, 7th International Conference on Advances in Solidification Processes (ICASP-7), June 10-13, 2025 , Madrid, Spain.
[]A. Yamamura, S. Sakane, H. Yasuda, T. Takaki, Investigation of Phase-Field 4D Reconstruction for X-Ray In Situ Observation of Dendrite Solidification, TMS Specialty Congress 2025, June 15-19, 2025 , Anaheim, California, USA.
[]A. Yamamura, S. Sakane, H. Yasuda, T. Takaki,
Data Assimilation Integrating Phase-Field Simulations and X-ray Imaging for Accurate Prediction of Dendrite Growth Morphology,
TMS 2026 Annual Meeting & Exhibition (TMS2026),
March 15-19, 2026, San Diego, USA.
[]T. Takaki,
Prediction of Material Properties from Cross-sectional Dendritic Microstructure Images via Machine Learning Trained on Systematic Phase-field Simulations,
The 9th Asian Pacific Congress on Computational Mechanics/The 7th Australasian Conference on Computational Mechanics (APCOM-ACCM 2025),
December 7-10, 2025, Brisbane, Australia.
[]S. Kanki, A. Yamamura, S. Sakane, T. Takaki,
Data assimilation using phase-field simulation to estimate polycrystalline equiaxed dendritic structures
The 9th Asian Pacific Congress on Computational Mechanics/The 7th Australasian Conference on Computational Mechanics (APCOM-ACCM 2025)
December 7-10, 2025, Brisbane, Australia.
[]A. Maruhash, A. Yamamura, T. Takaki,
Investigation of Phase-field Data Assimilation for Obtaining Computational and Material Parameters from Limited Experimental Data,
The 9th Asian Pacific Congress on Computational Mechanics/The 7th Australasian Conference on Computational Mechanics (APCOM-ACCM 2025),
December 7-10, 2025, Brisbane, Australia.
(4) 国内会議発表（査読なし）
[]矢野 遥己，山村 彩乃，高木 知弘, 系統的phase-fieldシミュレーションと機械学習を用いたデンドライト組織画像からの物性推定, 材料学会 第74期学術講演会，2025/5/30-6/1. (日本大学工学部)
[]神吉 俊輔、山村 彩乃、高木 知弘, 等軸多結晶デンドライトに対するphase-field法を用いた逐次データ同化手法の検討, 第30回計算工学講演会，2025/6/4-6. (ソニックシティ)
[]高木知弘，矢野遥己，山村彩乃,
高性能phase-fieldシミュレーションと機械学習を用いた凝固組織画像からの物性値推定,
日本鉄鋼協会2026年春季(第191回)，2026/3/11-13．(千葉工業大学 新習志野キャンパス),
[]笹川和輝，山村彩乃，高木知弘,
Phase-fieldデンドライト成長シミュレーションによる学習データを用いた断面画像からの3次元組織の再構成,
日本鉄鋼協会2026年春季(第191回)，2026/3/11-13.
[]徳永堅，山村彩乃，高木知弘,
デンドライト組織形態に基づくphase-field法とベイズ最適化を用いた物性値推定,
日本鉄鋼協会2026年春季(第191回)，2026/3/11-13．
[]矢野遥己, 山村彩乃, 高木知弘,
機械学習と大規模phase-field計算を用いたデンドライト組織断面画像からの物性値推定,
第11回材料WEEK「材料シンポジウム」，2025/10/6-7.
[]丸橋文,山村彩乃,高木知弘,
粒子フィルタを用いたphase-fieldデータ同化による固液界面物性値推定手法の開発,
第11回材料WEEK「材料シンポジウム」，2025/10/6-7.
[]神吉俊輔, 山村彩乃, 安田秀幸, 高木知弘,
等軸多結晶デンドライト組織を高精度に予測するphase-fieldデータ同化システムの開発,
第11回材料WEEK「材料シンポジウム」，2025/10/6-7.
[]⼭村 彩乃, 坂根 慎治, 安⽥ 秀幸, ⾼⽊ 知弘,
凝固組織⾼精度予測に向けた phase-field 計算とX 線その場観察を融合するデータ同化開発,
第38回計算力学講演会(CMD2025)，2025/9/24-26.
[]丸橋 文、山村 彩乃、高木 知弘,
二元合金を対象としたphase-fieldデータ同化における粒子フィルタの導入,
日本金属学会2025年秋期(第177回)講演大会，2025/9/17-19.
[]矢野遥己，高木知弘,
大規模phase-field計算と機械学習によるデンドライト断面組織画像からの物性値推定,
日本鉄鋼協会2025年秋季(第190回)講演大会，2025/9/17-19.
[]神吉俊輔，高木知弘,
六方晶等軸デンドライト成長を対象としたphase-fieldデータ同化システムの構築,
日本鉄鋼協会2025年秋季(第190回)講演大会，2025/9/17-19.
[]山村彩乃，安田秀幸，高木知弘,
X線透過像からの凝固組織再構成と物性値推定に向けたデータ同化の検討,
日本鉄鋼協会2025年秋季(第190回)講演大会，2025/9/17-19.
[]山村彩乃、安田秀幸、高木知弘,
亜鉛合金の界面異方性の検討とその推定に向けたデータ同化構築,
日本鉄鋼協会2025年秋季(第190回)講演大会，2025/9/17-19.
(5) 公開したライブラリなど
該当なし
(6) その他（特許，プレスリリース，著書等）
該当なし