2021 Fiscal Year Annual Research Report
振動エネルギー援用マイクロ塑性加工における素材変形促進機構とモデル化
| Project/Area Number |
19H02481
|
|---|
| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
|---|
Principal Investigator |
楊 明 東京都立大学, システムデザイン研究科, 教授 (90240142)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清水 徹英 東京都立大学, システムデザイン研究科, 准教授 (70614543)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 超音波振動 / 素材変形促進 / SEM-EBSD分析 / モデル化 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、超音波振動が素材変形に及ぼす影響に関するメカニズムおよびそのスケール効果の解明及び素材変形に関する理論モデル（塑性変形構成式）の提案を目的とする。変形抵抗や結晶構造が異なる被加工素材に対して、超音波振動エネルギーと素材の変形促進因子である転位移動エネルギーとの相関に着目し、超音波振動による塑性変形時の素材転位密度の変化を実験的に評価し、素材変形抵抗の変化との関係から素材変形促進効果を定量化する。さらに素材の結晶構造、転位ポテンシャルエネルギー、転位密度などのパラメータ及びスケール効果を考慮した素材変形理論モデルを構築し、プロセスシミュレーションによって、その妥当性を評価する。今年度は下記項目を実施し、ある程度の成果が得られた。
1. 振動援用の各種効果が素材変形に及ぼす影響の評価
超音波振動が素材表面の変形促進効果に着目し、振動付与した場合の素材表面の変形形態に関して電子顕微鏡EBSD分析を行い、素材の結晶構造の変化、転位密度の変化などを評価した。結晶構造や物性が異なる材料（Cu、Ti、Al）を用いて、表面変形への効果の違いを確認するための実験を行い、振動エネルギーが表面変形の形態、組織構造の変化に及ぼす影響を評価した。
2. 超音波振動効果のメカニズムの解明及びその効果の定量評価
結晶構造や物性が異なる材料（Cu、Ti、Al）材料に対して、振動エネルギーによって素材変形促進効果を音響軟化効果と衝撃効果に分けて整理し、それぞれの効果を定量的に評価した。これらのデータを基に、結晶構造、転位ポテンシャルエネルギー、転位密度などのパラメータ及びスケール効果を考慮した超音波振動振動による素材変形促進モデルを構築し、市販の有限要素法解析ソフトに本モデルを組込み、素材変形シミュレーションを行い、その妥当性を評価した。
|
| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
|
