多層体の接触論を利用した薄膜の機械的特性評価法に関する研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04452121
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 尾田 十八 金沢大学, 工学部, 教授 (30019749)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 門前 亮一 金沢大学, 工学部, 助教授 (20166466) ; 北川 和夫 金沢大学, 工学部, 教授 (30019757) ; 坂本 二郎 金沢大学, 工学部, 助手 (20205769) ; 山崎 光悦 金沢大学, 工学部, 助教授 (70110608)
• Keywords: 薄膜 / 多層体 / 基板 / 接触理論 / 弾性特性 / 非弾性特性 / 逆解析 / 有限要素法

Research Abstract

弾性接触論を利用して,薄膜のヤング率,ポアソン比等の弾性特性を推定する方法は,前年度提案した理論とその応用で,ほぼ解決している.したがって今年度はこれらをふまえさらに難しいとされている次のような研究を進めた.
1.弾塑性有限要素法を用いた薄膜の非弾性特性値の推定法とその応用
荷重増分型の弾塑性有限要素法を用いて,薄膜の降伏応力とひずみ硬化率を推定する手法を剛体床上に置かれた2層体に剛性平底圧子が圧入されるモデルを設定して提案した.またその有効性を各種の数値実験により明らかにした.
2.多層はりの変形理論とその薄膜特性値推定法への応用
薄膜特性値として,その線膨張係数はきわめて重要である.ところがこれまでこの値の推定法はほとんど提案されていない.そこでまず多層はりが熱的負荷を受けるときのその変形を求める理論を提案し,しかもそれをclosed formの形で示した.次にこの理論を利用して,基板材料が異なるモデル,あるいは同一でも厚さの異なるモデルでの多層はりのたわみ測定値から,ヤング率と線膨張係数の両方を同時に推定する方法を提示した.さらにその有効性をFEM解析データおよび対応するモデル実験により明らかにした.
3.薄膜を有する物体同志の弾性接触問題に対する一般解の導出
前年度導出した単体と薄膜を有する2層体との弾性接触問題の解を,さらに一般化する形で任意の薄膜を有する物体同志の接触問題に対する解として導出し,その有効性を数値的に明らかにした.

Research Products

• [Publications] 尾田十八・他1名: "多層ばり理論によるプリント基板の応力・変形の評価" 日本機械学会論文集(A編). 59. 1777-1782 (1993)
• [Publications] 尾田十八・他2名: "薄膜を有する物体間の弾性接触問題に対する近似解法" 日本機械学会論文集(A編). 59. 2581-2586 (1993)
• [Publications] 尾田十八・他1名: "薄膜の弾塑性材料特性推定法の検討" 日本機械学会講演論文集. 930-71. 341-342 (1993)
• [Publications] 尾田十八・他1名: "はり理論によるリードフレームの熱応力評価" 日本機械学会講演論文集. 930-71. 607-608 (1993)
• [Publications] 尾田十八・他1名: "はり理論を用いた薄膜の機械的特性推定法" 日本機械学会講演論文集. 947-01. 9-11 (1994)