2007 Fiscal Year Annual Research Report
エシェルビーの概念に基づく正準化連続体力学の体系構築と不均質材料のモデル化
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18360059
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
今谷 勝次 Kyoto University, エネルギー科学研究科, 准教授 (70191898)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
星出 敏彦 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (80135623)
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| Keywords | エシェルビー応力 / 材料不均質 / 連続体力学 / 正準系 / 多結晶金属 / 不均質力 / 発泡金属 |
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| Research Abstract |
材料不均質性は,多結晶材料のみならず多くの構造・機能材料に普遍的に存在する.巨視的には均質・等方な材料であっても、微視的に見れば乱雑な材料組成・幾何学的特性のために、巨視的に一様な変形でも微視的には非一様な変形を示す。本研究課題では、連続体力学の正準形式の一形式であるエシェルビー応力の概念に基づいて、不均質材料のモデル化と不均質力(エシェルビー応力の発散密度)の数値的評価を試みた。当該年度に得られた成果は以下のとおりである。
(1)多結晶材料における不均質力の数値評価:ボロノイ多面体を用いて多結晶体をモデル化し,引張り変形ならびに微小な繰返し変形における不均質力を数値的に評価した.その結果,巨視的には弾性応答を示す変形であっても,微視的には塑性変形が生じており,そのために不均質力が不可逆的に発展していくことが明らかになった.また,材料内部での不均質力よりも表面における不均質力が2倍程度大きいことがわかった.今後,箔材料の不均質性に適用する予定である。
(2)多結晶体の表面粗面化の解析:不均質な多結晶体の挙動として表面粗面化が知られているが,ここでは3次元での直接シミュレーションによって表面プロファイルの周波数を解析し,従来から知られている表面荒れの傾向である10-20結晶でのうねりを定量的に再現できることを示した。
(3)金属フォームの非線形挙動:泡構造を持つ発泡金属は超軽量の衝撃吸収材として期待されている.本年度では,発泡金属の逐次座屈挙動に着目して圧縮挙動のその場観察を行い,部材の局所的な座屈と回復によるものであることを確認した.今後,直接シミュレーションを行なう予定である。
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