2015 Fiscal Year Annual Research Report
数理形態学と階層構造科学の融合による積層構造体の力学特性発現機構の解明
| Project Area | Materials Science of synchronized LPSO structure -Innovative Development of Next-Generation Lightweight Structural Materials- |
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| Project/Area Number |
23109010
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
中谷 彰宏 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50252606)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中島 英治 九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 教授 (80180280)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 格子欠陥 / 構造・機能材料 / 透過型電子顕微鏡 / 変形帯力学 / 非線形力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本計画研究では、実験・計測科学と計算力学の融合研究によって、シンクロ型 LPSO構造を起源とする物質系の力学特性と変形メカニズムを解明し、高次不整合を媒介とする新しい理論体系を確立する。そして、そのさらなる普遍化・体系化により、新しい変形・力学理論の構築を行うことを目的としている。
平成27年度は、Mg-6at%Zn-9at%Y一方向凝固材と、Mg-7at%Zn-8at%Y一方向凝固材に加えて、MAX相セラミック材料（Ti3SiC2焼結体）に対して、薄片4点曲げ試験を行い、その変形挙動を組織観察と結晶方位解析により評価した。Mg-6at%Zn-9at%Y一方向凝固材では圧縮応力側でキンク帯の形成が観察され、キンク帯の成長に対して高角粒界が抵抗となることが明らかになった。一方、Ti3SiC2焼結体では主として粒界を経路とする破壊が観察された。
このような実験で観察されるキンク帯の結晶学的な方位と近傍に形成される格子不整合の観察結果を表現する理論モデルについてディスカッションを行った。キンク変形の素過程が、理想的な場合に回位双極子で記述できることを明らかにし、一方で、はく離や非底面すべりなどに対応する変形は、面内刃状ソミグリアナ転位双極子がつくる応力場であることを理論的に明らかにした。以上の理論的考察に基づき、ばね質点モデルを用いて層間のすべりと層間のはく離を同時に扱う手法を提案し、積層構造体の圧縮変形シミュレーションを行った。その結果を踏まえて、キンクの形成機構に対する物理モデルを提案した。また材料不安定性の観点からキンク変形をとらえ、幾何学的な条件が力学特性に与える影響を明らかにした。また引き続きキンク発生条件などとも関係すると思われるエネルギーが局在する非線形局在振動について理論解析を行った。
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| Research Progress Status |
27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 |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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