2021 Fiscal Year Annual Research Report
Prediction of deformation localization and fracture in polycrystalline titanium alloy based on 3D measurement of ultra-small inhomogeneous deformation
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21H01214
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
多田 直哉 岡山大学, 自然科学学域, 教授 (70243053)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上森 武 岡山大学, 自然科学学域, 准教授 (70335701)
坂本 惇司 岡山大学, 自然科学学域, 助教 (50752052)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | チタン合金 / 不均一変形 / 変形の局所化 / 破壊 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究の初年度に当たる本年度では，3D測定レーザー顕微鏡を導入し，試験片表面における微小な変形を測定する準備をするとともに，純チタン試験片の引張に関して，既存の走査型電子顕微鏡およびデジタルホログラフィック顕微鏡も併用して試験片表面の観察を行った．本研究では，試験片に小さな引張負荷を段階的にかけながら結晶方位や応力分布を測定する薄膜試験片を用いた試験と，段階的に引張荷重をかけながら，各引張荷重を除荷した後に残留応力を測定する試験の2種類の試験を実施した．いずれも結晶粒にすべり線が発生するまで試験を実施し，微視的変形レベルにおいて弾性変形と塑性変形の関係について検討した．まず，前者の試験では，引張負荷によって生じる各結晶粒のすべりは，試験片が完全な弾性変形段階にあると見なせる小さな負荷において測定される各結晶粒の応力分布および想定されるすべり系に関するせん断応力成分と，そのすべり系の臨界分解せん断応力を用いることによりかなり高い確率で予想できることが明らかとなった．また，後者の試験からは，除荷後の各結晶粒の残留応力分布から計算できる活動すべり系のせん断応力の勾配が，発生したすべり線の方向に近い傾向にあることが明らかになった．再現性と理由については，今後，検討する予定である．
結晶塑性有限要素法に関しては，多結晶体モデルを作成するプログラムを導入し，少結晶粒モデルに関しては解析が可能であるとの感触を得た．結晶粒数や要素分割に関する検討にはさらに時間を要すると考えられる．
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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
当初の予定通り，3D測定レーザー顕微鏡を導入し，それを試験片表面の観察に用いることで，変形評価の高精度化に貢献している．また，解析に関しても次年度に実施するための準備が整いつつある．
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| Strategy for Future Research Activity |
第2年度にあたる本年度は，引き続き純チタンの薄板および薄膜を用いた引張試験を実施し，前年度に得られた変形の予測結果の再現性等について確認する．それと同時に，新たなチタン合金であるTi-6Al-4V合金に関しても基礎的な実験および微視的変形を測定する試験を開始する．また，結晶塑性解析に関しても多結晶モデルを用いた解析を実施することで試験結果との対応について検討する．
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