2016 Fiscal Year Research-status Report
高精度大ひずみ弾塑性材料モデルを用いた一貫成形FEMの開発とその応用
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15K05737
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
上森 武 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (70335701)
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2015-10-21 – 2018-03-31
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| Keywords | 高精度材料モデル / 大ひずみ / バウシンガ効果 / FEM |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究の目的：大ひずみ域における金属薄板材料の応力－ひずみ関係を高精度に再現する材料構成式を用いた圧延からプレス成形に至る一貫成形FEMの開発を行う．開発には，特別な研究者だけが使用できる独自開発プログラムではなく，汎用有限要素法に組み込む形式で行うことで，誰もが高精度計算をできる環境を構築する．
研究実施計画：金属薄板材料の高ひずみ域の塑性変形挙動を決定する「大ひずみ域降伏関数」の提案ならびにその実験検証を行うことを平成28年度に計画した．降伏関数は金属薄板材料に加わる変形（ひずみ量）の大きさに伴い，その硬化挙動が異なる異方硬化の導入が可能となり，また，その加工硬化量も従来の材料構成式で対応できなかった硬化発展型の加工硬化則を導入することが可能となり，高精度化を実現した．実験においては，研究開始が遅れたため，残念ながら若干計画通りの進捗ではない．しかしながら，今年度は従来各研究機関で独自に開発を行っていた「バウシンガ効果を観察できる面内繰返し反転実験装置」を材料試験装置開発メーカと共に開発した．開発に際し，本装置をどのような材料試験装置であっても組み込める形にすること，また装置価格を可能な限り低価格にすることを心掛けた．これにより，従来本実験ができなかった材料メーカーや自動車会社でも気軽に本実験が行えるようになった．また，金属薄板材料の二軸圧縮試験については，今後の共同研究で遂行し，引張特性と圧縮特性の両方を検討する予定である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究では，研究で使用する装置やプログラムを誰もが使用できる形で提供できるよう汎用化を目指しながら行っている．今年度は，汎用FEMプログラムの開発を塑性加工解析では世界的にメジャーなソフトウェアを供給しているSimufact社とともに行い，概ね開発を完了できた．簡単な塑性加工解析においてはその妥当性を確認することができた．現時点では，複雑な塑性加工解析をトライし，結果の検証を行っている．
また実験においては，多軸変形挙動の検討について若干の遅れがあるものの，大ひずみ域での金属薄板の応力反転挙動を観察可能な実験装置を（株）井元製作所様と共同で開発することに成功した．本装置の特長は低価格であること，そしてどのような材料試験装置にも組み込めること，そして1枚の金属薄板を大ひずみ域で座屈変形無く圧縮できることである．金属薄板のバウシンガ効果の検討を行いたいという中小企業や公的研究期間にも導入が行われることが想定される．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究推進方向は，以下の3つである．
1．大ひずみ域における金属薄板材料の面内反転試験の実施ならびにその実験結果検証を行うことで，現在提案している材料構成式に軽微な修正が必要かどうかを確認する．特に工業的に重要なアルミニウム合金と高張力鋼板の変形応答について検討する．
2．多軸変形挙動（引張変形と圧縮変形両方）の検討を行うことで，異方硬化挙動等の従来検討が不十分であった点について検討を行い，材料構成式の高精度化につなげる．
3．テンションレベラ解析や圧延加工解析を経たプレス成形解析（一貫成形解析）行うことで，金属薄板がプレス成形直前に持つ残留応力を考慮した高精度解析を行う．
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| Causes of Carryover |
新しい試験装置作成を可能な限り低価格で汎用性の高い装置とするため，可能な限りコストカットを行いました．その結果，想定していた経費よりも少ない予算で開発できたため，本差額が発生しています．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
材料試験試験片作成経費，更には，実験計測を行う計測装置購入に充てる予定です．
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