2018 Fiscal Year Annual Research Report
金属板材せん断部の微視組織情報とFEM解析による2次破壊機構の究明
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18H01757
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
高村 正人 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 上級研究員 (00525595)
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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)
松野 崇 鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (30781687)
箱山 智之 岐阜大学, 工学部, 助教 (20799720)
池田 義雅 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 特別研究員 (80612142) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 高張力鋼板 / せん断加工 / 残留応力 / 拡散性水素 / 遅れ破壊 / 陰極チャージ / 有限要素法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高張力鋼板を用いて、打抜き破面性状が破面の2次的な破壊に及ぼす影響を調査する実験準備を開始した。
打ち抜き試験片を用いて、応力及び拡散性水素濃度による遅れ破壊閾値の変化を調査するために、試験片の面内曲げと陰極水素チャージが可能な遅れ破壊促進試験装置を設計、製作した。まず、丸穴打ち抜きを施した試験片を、穴の直径に沿った面で切断し、錘載荷による3点曲げ応力負荷が可能な構造とした。これにより、打抜き破面に応力が負荷された状態のまま、チオシアン酸アンモニウム水溶液に浸漬させることができる治具とした。この状態で試験片を陰極として陽極に白金電極を用い、10A/m^2の電流を流すことにより、電気分解により生じた水素をチャージできるようにした。載苛中の破面に生じる応力を、cosα法によるX線応力測定装置μ360（パルステック社製）で測定すると同時に、チャージ中の水素による泡発生を観察できるよう、静止画を一定時間間隔で撮像が可能な構成とした。
供試材として、板厚1.2mmの1180MPa級低降伏比型冷延鋼板（JSC1180Y）を用いた。打ち抜きは、φ10mmの円筒パンチを用いて、ダイスとのクリアランスを板厚の10%（0.12mm）として実施した。遅れ破壊試験においては、260MPaの応力を負荷し、20時間陰極水素チャージを行ったが、破壊が発生しなかった。そこで、負荷応力として2倍の520MPaまで発生できる3点曲げ治具構造に変更し再度実験を行ったところ、490MPa、20時間チャージの条件で遅れ破壊が発生することが確認できた。
一方、FEMによる破面のモデリングについては、実績のある静的陽解法と延性破壊時条件による要素削減法を組み合わせた手法に対し、亀裂線追加法を新たに考案し、定式が完成した。
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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
陰極チャージ材面内曲げ試験によるせん断加工部の遅れ破壊耐性評価用実験治具の製作と、実験、観察を重ねたうえで装置の改良が完了し、応力と水素チャージ時間による破壊発生閾値を評価できる準備が完了した。また、亀裂発生をFEM解析により再現するための定式が完成し、FEM破面モデルを作成する準備が整った。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに製作した遅れ破壊耐性評価用実験治具を用い、さらに詳細に応力と水素チャージによる遅れ破壊閾値を評価する実験を実施する。打ち抜き条件による破面性状の変化についても実験パラメータとし、遅れ破壊耐性を評価する。
FEMモデリングについては、破面性状の測定をさらに詳細に観察し、残留応力及び集合組織を反映したモデルによる2次破壊耐性評価を可能とすることを目指す。
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