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2020 Fiscal Year Annual Research Report

Improvement in predictive accuracy of crystal-plasticity analysis by utilizing oligocrystal metal and machine learning

Research Project

Project/Area Number 20H02480
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

浜 孝之  京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (10386633)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 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)
山中 晃徳  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50542198)
内田 壮平  地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 研究員 (70736305)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords結晶塑性有限要素法 / 機械学習 / 粗大結晶粒材
Outline of Annual Research Achievements

2020年度の実施内容と得られた成果を以下に示す.
(1)フェライト単相鋼および純アルミニウムを対象とした粗大結晶粒試験片の作製を行った.フェライト単相鋼では,種々の条件で結晶粒の粗大化を試みたものの全ての結晶粒の粒径を0.5mm以上まで粗大化させるには至らなかった.実験では板厚0.5mm以上の試験片を用いる予定であることから,このことは板厚方向に全ての結晶粒が貫通した試験片の作製が困難であることを示す.一方,純アルミニウムでは平均粒径1mmを超える材料を手配することができ,板厚方向に結晶粒が貫通した試験片を作製することができた.また粒径が大きいことから,ゲージ部に含まれる結晶粒数の調整も比較的容易である.そこで今後の研究では,純アルミニウムを主に使用することとする.
(2)粗大結晶粒フェライト単相鋼を用いて,種々の変形モードにおける結晶粒レベルでの微視的変形特性を調査した.その結果,ひずみ分布の不均一性は変形初期から発現すること,変形モードによってひずみ帯の発生形態が大きく異なること,ひずみ帯の発生はシュミット因子から概ね説明可能なことなどが明らかとなった.この知見は今後の最適化の検証に活かされる.
(3)データ同化技術の結晶塑性有限要素法解析プログラムへの実装を行った.計算効率や解析精度,これまでの実績など多方面から詳細に検討した結果,研究分担者がこれまで開発してきたアンサンブルカルマンフィルタに基づくデータ同化技術を用いることが当面は最適と判断した.そこで,これまで研究代表者らが開発してきた結晶塑性有限要素法解析プログラムへ本データ同化技術を実装した.また,結晶塑性解析側とデータ同化側で最適化すべきパラメータの共有を可能とするインターフェースを整備した.これにより,次年度以降のデータ同化を用いた本格的な検討に向けて準備が完了した.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の予定どおり,粗大結晶粒材の手配や数値解析との比較に適した素材の選定,データ同化技術の結晶塑性有限要素法解析プログラムへの実装を実施することができたため,概ね順調に進展していると判断した.

Strategy for Future Research Activity

これまで計画通りに研究が進展しているため,2021年度も当初の予定通り実施する所存である.具体的には,2020年度に選定した素材を用いた実験および解析の実施や,データ同化技術を実装した結晶塑性有限要素法解析プログラムによる解析パラメータの最適化などを試みる計画である.

  • Research Products

    (14 results)

All 2021 2020

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 4 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Material Model Development of Magnesium Alloy and Its Strength Evaluation2021

    • Author(s)
      Huang Wenjia、Ma Ninshu、Ma Yunwu、Amaishi Toshiro、Takada Kenji、Hama Takayuki
    • Journal Title

      Materials

      Volume: 14 Pages: 454~454

    • DOI

      10.3390/ma14020454

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Evolution of plastic deformation behavior upon strain-path changes in an A6022-T4 Al alloy sheet2021

    • Author(s)
      Hama Takayuki、Yagi Shogo、Tatsukawa Koji、Maeda Yasuhiro、Maeda Yasushi、Takuda Hirohiko
    • Journal Title

      International Journal of Plasticity

      Volume: 137 Pages: 102913~102913

    • DOI

      10.1016/j.ijplas.2020.102913

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Non-uniform deformation behavior of coarse-grained ultralow carbon steel measured using digital image correlation method2021

    • Author(s)
      Hama, T., Nishi, T., Oka, M., Matsuno, T., Okitsu, Y., Hayashi, S., Takada, K., and Takuda, H.
    • Journal Title

      ISIJ International

      Volume: 61 Pages: -

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Investigation on the Plastic Strain Dependence of Dislocation Velocity Using Dislocation Velocity-Stress Exponent and Dislocation Velocity Coefficient2020

    • Author(s)
      Ueno Kota、Murasawa Kodai、Suzuki Yurina、Takamura Masato、Hama Takayuki、Hakoyama Tomoyuki、Suzuki Shinsuke
    • Journal Title

      Journal of the Japan Institute of Metals and Materials

      Volume: 84 Pages: 326~333

    • DOI

      10.2320/jinstmet.J2020026

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effect of surface area of grain boundaries on stress relaxation behavior in pure copper over wide range of grain sizes2020

    • Author(s)
      Suzuki Yurina、Ueno Kota、Murasawa Kodai、Kusuda Yoshinori、Takamura Masato、Hakoyama Tomoyuki、Hama Takayuki、Suzuki Shinsuke
    • Journal Title

      Materials Science and Engineering: A

      Volume: 794 Pages: 139585~139585

    • DOI

      10.1016/j.msea.2020.139585

  • [Journal Article] Crystal Plasticity Modeling for Non-ferrous Metals and its Engineering Applications2020

    • Author(s)
      Hama Takayuki
    • Journal Title

      ISIJ International

      Volume: 60 Pages: 1849~1862

    • DOI

      10.2355/isijinternational.ISIJINT-2020-011

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Time-Dependent Springback of Various Sheet Metals: An Experimental Study2020

    • Author(s)
      Hama Takayuki、Suzuki Tomotaka、Nakatsuji Yuya、Sakai Takeyuki、Takuda Hirohiko
    • Journal Title

      MATERIALS TRANSACTIONS

      Volume: 61 Pages: 941~947

    • DOI

      10.2320/matertrans.MT-M2019283

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Plastic flow of an Al alloy sheet under biaxial tension with strain path changes: an experimental study2020

    • Author(s)
      Hama, T., Yagi, S., Maeda, Y., Maeda, Y., and Takuda, H.
    • Organizer
      IDDRG 2020
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 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はかい耐性評価2020

    • Author(s)
      藤井貴浩,松野崇,北條智彦,浜孝之,高村正人
    • Organizer
      第71回塑性加工連合講演会
  • [Presentation] 小丸棒引張試験片による自動車用薄鋼板の大変形域変形抵抗の測定2020

    • Author(s)
      中川雄介,松野崇,浜孝之,内藤正志,興津貴隆,林誠次,高田賢治
    • Organizer
      第71回塑性加工連合講演会
  • [Presentation] 種々の応力状態における軟鋼板の非線形除荷挙動2020

    • Author(s)
      浜孝之,平山健太郎,宅田裕彦
    • Organizer
      第71回塑性加工連合講演会
  • [Presentation] 非線形二軸負荷経路での軟鋼板の塑性流動とその発展2020

    • Author(s)
      浜孝之,岡上隆一郎,達川昴至,前田康裕,前田恭志,宅田裕彦
    • Organizer
      第71回塑性加工連合講演会
  • [Presentation] デジタル画像相関法による粗大結晶粒極低炭素鋼における不均一変形挙動の調査2020

    • Author(s)
      浜孝之,西拓樹,岡将司,松野崇,興津貴隆,林誠次,宅田裕彦
    • Organizer
      第71回塑性加工連合講演会
  • [Presentation] SUS403ステンレス鋼板のV曲げ解析における結晶塑性モデルの適用2020

    • Author(s)
      浜孝之,月原啓志,金英俊,岡田直人,宅田裕彦
    • Organizer
      第71回塑性加工連合講演会

URL: 

Published: 2021-12-27  

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