2018 Fiscal Year Research-status Report
金属板材の温間プレス成形CAEを実現する応力-ひずみモデルの構築と成形限界予測
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17K06056
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
濱崎 洋 広島大学, 工学研究科, 助教 (30437579)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 温間変形 / アルミニウム合金 / オーステナイト系ステンレス鋼 / マルテンサイト変態 / 粘塑性 / 異方性 / 構成モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アルミニウム合金板5182-O材に引き続き，純アルミニウム板A1100-O材の温間引張試験，二軸引張試験を一部実施した．本材料はアルミニウム合金でみられる析出物による強化機構を無視できるため，母材本来の温間特性を調査することが目的である．
試験の結果，A1100材はA5182材と比較してより低温域で顕著な温度とひずみ速度依存性を発現することを確認した．また，A5182材で見られた室温から100℃付近の動的ひずみ時効は発現しなかった．そのため，A5182材では予引張中には室温と100℃の応力‐ひずみ曲線にほとんど差異がないにもかかわらず，室温ではほとんど見られない応力緩和が100℃で顕著であった．しかし，A1100材でこの傾向は見られず合金材特有の挙動であることを確認した．また，温間二軸引張試験ではA5182材とA1100材に大きな差異は見られなかった．
一方SUS304の二軸バルジ試験は試験装置をほぼ完成した．試験の結果，単軸引張圧縮で得られた知見の通り，二軸変形であっても相当応力で加工誘起したマルテンサイト量をほぼ定量的に予測することができた．また，母相であるオーステナイトの等塑性仕事面の表現には，単純なvon MisesやHillの2次式では精度が不十分であり，これらから相当応力を求めてマルテンサイト量との関係を調査すると応力比ごとにばらつきが大きくなった．一方，高精度なYLD2000-2dや6次降伏関数ではオーステナイトの等塑性仕事面を精度良く予測すると共に，計算された相当応力‐マルテンサイト量曲線が種々の応力比における試験でほぼ1本の曲線上にプロットできることを確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
おおむね計画の通り進行している．ただし，アルミニウム合金板（A1100）の200℃における温間引張試験と二軸試験は終了していないが，試験装置は作成済みであり，最も試験が困難と予想される300℃の実験は既に終了しているため，予定された実験は全て次年度初頭に終了するものと考えている．また，ステンレス材の温間二軸バルジ試験が未実施であり，これは，当初変形中のひずみおよび曲率を画像処理により取得しようとしていたが技術的に困難であることを確認した．現在は接触式の曲率計と伸び計を製作中であり，次年度前期での実験を計画している．
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度は本研究の最終年度であり，当初の予定の通り，アルミニウム合金の温度・ひずみ速度依存型構成則と，オーステナイト系ステンレス鋼の加工誘起マルテンサイト量を予測できる構成則の構築を目標とする．アルミニウム合金の構成則はすでにプロトタイプのモデルにて計算を実施している．このモデルでは予ひずみと応力緩和の速度依存性を同時に表現できていないため，それを修正することを目標とする．また，オーステナイト系ステンレス鋼では一軸変形のための構成則を既に提案している．本年度の二軸試験結果は，この単軸変形モデルから多軸への拡張が可能であることを示唆しており，温間試験によりオーステナイト担当の特性が得られた後にモデル精度の検証を実施する．また，いずれのモデルも有限要素法に組込むことで簡単な成形解析を実施し，実験による検証と合わせて，塑性加工における提案モデルの有効性（形状精度や残留応力予測）を明らかにする．
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| Causes of Carryover |
オーステナイト系ステンレス鋼の温間二軸バルジ試験を本年度実施予定であったが，温間でのひずみと曲率測定を画像処理で行うことに問題が生じたため未実施である．現在，接触式の曲率計，変位計を作成しており，これを用いて次年度前期に試験を実施する．次年度使用額（334,313円）は主にそのための試験片加工費に使用する．
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Research Products
(3 results)
