2018 Fiscal Year Annual Research Report
Anisotropic elastic-plastic constitutive equations considering the damage tensor and its application to the deformation process of porous metals
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15K05672
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
長岐 滋 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 名誉教授 (30135959)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大下 賢一 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60334471)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 損傷力学 / 発泡金属 / 損傷テンソル / 異方性Gursonの降伏関数 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
内部に多数の空孔を有する発泡金属は，衝撃緩衝材としての用途や軽量化を目指して構造材料として用いること等が検討されているが，実用化に際してはその変形過程のシミュレーションを正確に行う必要がある．しかしながら実材料の内部に非常に多数存在する個々の空孔を直接考慮した変形解析を行うことは，計算コストの点で実用的ではない．本研究では個々の空孔の分布を損傷テンソルと呼ぶ連続変数の分布に置き換えて表現し，空孔が成長していく過程を損傷テンソルの発展式として記述する手法を開発し，より実用的な発泡金属の変形過程のシミュレーションを行うことを目的としている．
発泡金属材（ADC12アルミニウム合金ダイカスト）の空孔の分布状態をX線CT装置用いて同定したCT画像から損傷テンソルをより簡単に求める方法について検討し，得られた損傷テンソルの分布を用いて内部に多数の空孔が存在する引張り試験片の3次元弾塑性有限要素解析を行った．その結果，従来法（空孔の存在を直接考慮した有限要素法解析）に比べて本手法でははるかに少ない要素数で試験片内部の応力集中などを計算できる可能性を確認した．
また，空孔の成長挙動に関しては，2次元的なモデルを策定して実験と理論の検討を進めた．具体的には不規則に多数の空孔を分布させたSUS304薄板の引張試験を行い，変形の進展と空孔の変形状態，つまり損傷の発展状況について詳しく観察し，有限要素法の計算結果と比較検討を試みた．
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