2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Generalized Material Model by Multi-Scale Numerical Material Testing Considering Microscopic Deformation Mechanism
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18K03881
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
大家 哲朗 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (10410846)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 成形シミュレーション / 材料モデル / 結晶塑性 / 加工硬化曲線 / 数値材料試験 / 非比例負荷 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では，車体等で近年使用が増加している難成形材のプレス成形の生産性を向上させるために，成形シミュレーションの基礎理論を根本から見直し，精度向上および力学的原理に則った加工プロセスデザイン支援を実現するための研究を行なった．そのため次の2課題，(1)材料微視構造に立脚した一般化材料モデルの構築，(2)一般化材料モデル活用を支援できる数値材料試験法の確立，に取り組んだ．(1)に関しては研究計画2年目までに概ね基礎的検討を終えているので，研究計画最終年度は(2)の進展に注力した．以下に研究成果をまとめる．
課題(1) : 任意の複合負荷経路に対応した加工硬化モデルを提案することを目的とし，材料微視的構造に基づく一般化加工硬化表現モデルを構築した．提案モデル検証のために有限要素多結晶モデル(FEPM)を用いたシミュレーションを行い，バックラッシモデルによるバウシンガー効果曲線，最大林立転位モデルによる交差硬化曲線の表現を実装し，微視的パラメータが及ぼす影響を文献値を用いて検証した．定量的な一致度には検討の余地があるものの，傾向としては材料の特徴をよく捉えており，提案モデルの有効性が示された．
課題(2) : 令和2年度(研究計画最終年度)は主に数値材料試験法の検討に集中的に取り組んだ．前年度までに面心立方格子(fcc)材料に関しては検討が進んでいたが，実用的には体心立方格子(bcc)材料および六方最密充填構造(hcp)材料へ適用可能にする必要があるために，それぞれに対応するモデルとパラメータ学習過程を考案した．文献値を用いた検証において，単軸の材料試験結果を用いて同定されたパラメータを用いたモデルで二軸試験の応力ひずみ曲線を予測したところ良好な合致を示し，提案手法が実験の代替として機能することが確認できた．
以上のように，全体として当初の計画を概ね達成することができた．
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