2019 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of multiscale deformation behavior of metals using crystal-plasticity modeling and digital-image correlation measurements
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17K06858
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
宅田 裕彦 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (20135528)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
浜 孝之 京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (10386633)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 結晶塑性有限要素法 / 粗大結晶粒材 / デジタル画像相関法 / 不均一変形 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2019年度に実施した内容と得られた成果を下記に箇条書きで示す．
（１）結晶塑性有限要素法を用いて純チタン粗大結晶粒材の引張変形解析を実施した．簡単のため板厚方向に結晶粒が一様に貫通したモデルを用いた．引張変形に伴う板面内のひずみ分布の発展を，デジタル画像相関法により測定された実験結果と比較したところ，各結晶粒内での不均一分布やひずみの局所などを良好に予測することができた．一方，一部の小さな結晶粒では実験と解析で大きなずれが見られた．これは，板厚方向に結晶粒が貫通していないことが原因と考えられた．以上より，結晶粒の貫通性を留意すれば従来の手法で同定されたパラメータでも一定の解析精度が得られることが明らかとなった．
（２）主すべり系である柱面すべり系と底面すべり系の臨界分解せん断応力の比を種々に変化させた数値実験を行い，パラメータが面内ひずみ分布の予測結果に及ぼす影響を詳細に調査した．その結果，底面すべり系の臨界分解せん断応力を柱面すべり系と同程度に設定するとひずみ分布は実験結果と著しく異なったのに対して，大きくするにつれて実験結果に近づき，ある一定の大きさ以上にするとほとんど変化が見られなくなった．このことから，底面すべり系の臨界分解せん断応力が柱面すべり系に比べて十分大きいと考えることが妥当なことが示唆されるとともに，従来の手法で同定されたパラメータの一定の有効性が示された．
（３）フェライト単相鋼の粗大結晶粒材を用いて，同様の解析を実施した．その結果，実験で観察された特徴的なひずみパターンが解析でも再現でき，解析手法が六方晶金属だけでなく立方晶金属にも適用可能なことが示された．一方本解析の範囲内では，パラメータは解析結果には大きな影響を及ぼさなかった．
（４）最後に本研究を総括し，本研究で開発した技術の適用範囲の拡大と残された課題を検討した．
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[Journal Article] Twinning and detwinning behaviors of commercially pure titanium sheets2019
Author(s)
Ma, C., Wang, H., Hama, T., Guo, X., Mao, X., Wang, J., and Wu, P.
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Journal Title
International Journal of Plasticity
Volume: 121
Pages: 261-279
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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