Prediction of deformation localization and fracture in polycrystalline titanium alloy based on 3D measurement of ultra-small inhomogeneous deformation
| Project/Area Number |
21H01214
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
多田 直哉 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 教授 (70243053)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上森 武 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 准教授 (70335701)
坂本 惇司 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 助教 (50752052)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2021: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000)
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| Keywords | チタン合金 / 不均一変形 / 変形の局所化 / 破壊 / 純チタン |
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| Outline of Research at the Start |
多結晶金属材料は，結晶粒毎に弾性および塑性変形異方性を有しており，一様な力学的負荷を与えても材料内の応力やひずみは均一にならない．この不均一変形の拡大が材料全体の破壊につながるため，その評価は極めて重要である．そこで本研究では，輸送機器や医療の分野で今後の需要拡大が見込まれる多結晶純チタンおよびチタン合金を対象に，高度変化と表面内変位を融合し，延性的破壊とぜい性的破壊のいずれのタイプの破壊にも有効な破壊予測方法を確立することを目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究の最終年度に当たる本年度は，観察領域を限定するために切欠きを導入した純チタン薄膜試験片を用いて微視的塑性変形の開始と結晶粒の関係について再度詳細に検討した．以前にも同様の試験を実施したが，今回は，得られた結果について切欠き周辺の巨視的応力，活動すべり系，隣接結晶粒の影響を含めてより厳密に検討した．その結果，従来のシュミット因子を用いた場合に比べ，巨視的応力分布から求められる各結晶粒の分解せん断応力と候補となる活動すべり系の臨界分解せん断応力から計算されるすべり活動度を用いることで，切欠き周辺のように一様単軸応力状態では無く応力が大きく変化する領域においても，すべり発生の予測精度が格段に向上することを明らかにした．また，切欠きの無い多結晶純チタン板の引張について今年度も引張試験と有限要素解析を実施した．実験では，初期の結晶粒形状や結晶方位と各すべり系の臨界分解せん断応力に基づいて修正シュミット因子を計算し，その大きさからすべり発生を予測することになるが，解析では，引張途中の微視的変形や結晶方位の変化を考慮して引張中の任意の時点における修正シュミット因子を厳密に求めることが出来る．解析結果から，各結晶粒の修正シュミット因子やその分布は引張中に大きく変化することはなく，引張開始時の初期値を用いてもすべり変形の予測結果に大差が無いことを明らかにした．さらに，純チタン細線の引張試験に関しては，細線の直径が結晶粒寸法に比べて大きい場合は，くびれとボイドの成長による延性破壊を示し，逆に細線の直径と結晶粒寸法が同程度になると，少数の結晶粒において優先的に活動したすべりにより細線が破壊することが明らかになった．
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(18 results)
