2020 Fiscal Year Annual Research Report
Establishment of mechanical modeling process of nonuniform deformation and development of deformation concentration-reduced material
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18K03844
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
内田 真 大阪市立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (90432624)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 不均一変形 / 非局所 / 寸法依存性 / 微視構造 / デジタル画像相関法 / ひずみこう配 / 応力こう配 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
工業材料は微視的な不均質性を有しており，それが巨視領域の力学特性に大きく影響する．特に，微視領域と巨視領域の寸法比が1に近づくほど，微視的不均質性によって生じる不均一変形が，巨視領域の不均一変形に影響を及ぼすことにより，材料構造の寸法に依存した力学特性を示すことが考えられる．本研究では，ひずみ，ひずみこう配，応力，応力こう配を関係づける非局所的な構成式を実験に基づいて定式化し，それにより材料の寸法に依存した変形挙動をモデル化することを目的としている．
実験では，多結晶金属材料や，3Dプリンタを用いて作製した人工的な微視構造を有する試験片を用い，力学応答に及ぼす微視構造の寸法の影響について調査した．さらに，昨年度より，磁石を用いた周期的な人工不均質構造を用いた不均一変形の評価についても新しく開始した．それぞれの試験片に不均一な変形が生じるような境界条件で力学試験を実施し，試験体に生じる不均一変形をデジタル画像相関法により評価した．得られた実験結果により，材料の微視構造に由来する不均一変形により，巨視的な変形場が変動し，力学応答が変化することが分かった．
実験と並列して，微視的な不均質構造が巨視領域の不均一変形に及ぼす影響を数値シミュレーションによって評価するために，多結晶金属材料の不均一変形に関する有限要素解析を実施した．シミュレーション結果から，結晶粒径の相対的な寸法が大きくなるほど，多結晶構造に生じる不均一変形が材料の変形抵抗を低下させることが分かった．
本研究により得られた解析と実験結果を比較することで，材料の微視構造に由来する不均一変形を表現するために，材料固有の寸法に依存した強度場を導入することにより，不均質構造を有する材料の不均一変形のモデルを提案した．
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Research Products
(7 results)
