• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2023 Fiscal Year Annual Research Report

Characterization of mechanical properties based on interaction of plastic strain field in neighboring indentation test

Research Project

Project/Area Number 21H01220
Research InstitutionNational Institute for Materials Science

Principal Investigator

渡邊 育夢  国立研究開発法人物質・材料研究機構, マテリアル基盤研究センター, 主幹研究員 (20535992)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords押し込み試験 / 数値シミュレーション / 逆解析 / 結晶塑性構成モデル / 非線形有限要素解析
Outline of Annual Research Achievements

押し込み試験を用いた新しい力学特性の評価手法として,これまで押し込み試験において避けられてきた近接して押し込み試験を行うことで生じる先行試験と後続試験の塑性ひずみ場の干渉作用を,数値シミュレーションと数理最適化法を用いることで処理し,塑性特性を抽出する新しい手法を開発している。プロジェクト後半では,微小スケールを対象とした押し込み試験へ適用するために,結晶学的な異方性を考慮できる構成モデルを商用有限要素解析プログラムへ実装し,実験と比較することで,手法の適用性を評価している。本年度は,昨年度までに実装が済んだ結晶塑性構成モデルの検証と拡張に取り組んだ。
①構成モデルの改善:単結晶体への押し込み試験において圧痕周辺には異方的な変形が確認できる。実験と数値シミュレーションを比較することで,結晶塑性構成モデルにおけるすべり系間の相互干渉作用に関する材料定数を同定できると考えた。そこで,実験的に面心立方結晶構造であるAl合金と鉄系合金に対して,結晶方位を計測した後,押し込み試験を行い,圧痕周辺の変形状態を計測した。また,数値シミュレーションを用いて,対応する材料定数を逆解析した。ここでは,単純な自己/潜在硬化の他,転位動力学解析によって評価された複雑な相互作用行列を用いたモデルも採用した。今回の対象材料において,単純なモデルであってもある程度の変形状態を再現でき,複雑な相互作用行列を適用したとしても有意な再現性向上を確認できなかった。
②近接押し込み試験による粒界の影響評価:先行と後続の押し込み試験の間に結晶粒界がある状態で近接押し込み試験を行い,その影響を抽出した。前述のAl合金と鉄系合金に対して粒界を挟んで近接押し込み試験を行い,粒界をはさんだ場合,塑性ひずみ場による干渉作用が弱まるという結果を得た。対応する数値シミュレーションを行い,結果を再現するためのモデルを検討した。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Remarks

Asia Research News 2024にて特集された。
https://www.asiaresearchnews.com/magazine/2024

  • Research Products

    (19 results)

All 2024 2023 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 7 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Multiscale Finite Element Analysis of Yield-point Phenomenon in Ferrite-Pearlite Duplex Steels2024

    • Author(s)
      Shinnosuke Yanagawa, Ikumu Watanabe
    • Journal Title

      ISIJ International

      Volume: 64 Pages: 874~880

    • DOI

      10.2355/isijinternational.ISIJINT-2023-470

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Multiscale Finite Element Analysis of Yield-point Phenomenon in Ferrite-Pearlite Duplex Steels2024

    • Author(s)
      Shinnosuke Yanagawa, Ikumu Watanabe
    • Journal Title

      Tetsu-to-Hagane

      Volume: 110 Pages: 333~341

    • DOI

      10.2355/tetsutohagane.TETSU-2023-080

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] CAE in Materials R&D2024

    • Author(s)
      渡邊 育夢
    • Organizer
      KG-CAEセミナー
    • Invited
  • [Presentation] フェライト-パーライト鋼における降伏点現象のマルチスケール有限要素解析2024

    • Author(s)
      柳川 真之裕, 渡邊 育夢
    • Organizer
      日本鉄鋼協会第187回春季講演大会
  • [Presentation] 微小押し込み試験による局所応力-ひずみ関係の評価2024

    • Author(s)
      渡邊 育夢, 陳 達徳
    • Organizer
      Green Informatics Structural Materials Workshop ~サイバー空間とフィジカル空間の融合による 構造金属材料設計に向けたICMEの現状~
    • Invited
  • [Presentation] Estimation of plastic properties of alloys using instrumented indentation test2023

    • Author(s)
      Ta-Te Chen, Ikumu Watanabe, Dayuan Liu, Goro Miyamoto
    • Organizer
      Summit of Materials Science 2023 and GIMRT User Meeting 2023
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Estimation of mechanical properties of alloys using neighboring indentation test2023

    • Author(s)
      Dayuan Liu, Ta-Te Chen, Ikumu Watanabe
    • Organizer
      NIMS Award Symposium 2023
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Multiscale finite element analysis of yield point phenomenon in Ferrite-Pearlite duplex steels2023

    • Author(s)
      Shinnosuke Yanagawa, Ikumu Watanabe
    • Organizer
      NIMS Award Symposium 2023
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] べき乗則と線形硬化則を組み合わせた構成モデルにおける計装化押込み試験によるデータ駆動型塑性特性推定法2023

    • Author(s)
      陳 達徳, 渡邊 育夢, 劉 大元
    • Organizer
      M&M2023 材料力学カンファレンス
  • [Presentation] 形状の異なる圧子を用いたインデンテーションの結晶塑性解析による材料特性予測2023

    • Author(s)
      天石 敏郎, 渡邊 育夢, 陳 達徳
    • Organizer
      M&M2023 材料力学カンファレンス
  • [Presentation] Characterization of Mechanical Properties of Alloys using Instrumented Indentation Test2023

    • Author(s)
      Ikumu Watanabe, Ta-Te Chen, Dayuan Liu
    • Organizer
      XVII International Conference on Computational Plasticity
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Characterization of Material Properties from Microscopic Heterogeneity using Numerical Material Testing2023

    • Author(s)
      Ikumu Watanabe
    • Organizer
      ZCCE seminar
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Characterization of mechanical properties using instrumented indentation test2023

    • Author(s)
      Ikumu Watanabe, Ta-Te Chen, Dayuan Liu
    • Organizer
      International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced Materials: Processing, Fabrication, Properties, Applications
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 押し込み試験による局所力学特性の推定2023

    • Author(s)
      渡邊 育夢, 陳 達徳, 劉 大元
    • Organizer
      第28回計算工学講演会
  • [Presentation] 連続体力学に基づく延性破壊の数値解析2023

    • Author(s)
      渡邊 育夢
    • Organizer
      第一回日本鉄鋼協会「局所塑性に由来する損傷発達および破壊」研究会
    • Invited
  • [Presentation] 材料微視構造の有限要素モデリング,最適設計2023

    • Author(s)
      渡邊 育夢
    • Organizer
      Green Informatics Structural Materials Workshop ~塑性加工の最新研究事例~
    • Invited
  • [Presentation] Data-driven estimation of plastic properties in a work-hardening model combining power-law and linear hardening using instrumented indentation test2023

    • Author(s)
      Ta-Te Chen, Ikumu Watanabe
    • Organizer
      日本鉄鋼協会第185回春季講演大会
  • [Presentation] Characterization of Local Mechanical Properties of Alloys Using Instrumented Indentation Test2023

    • Author(s)
      Dayuan Liu, Ta-Te Chen, Ikumu Watanabe
    • Organizer
      日本鉄鋼協会第185回春季講演大会
  • [Remarks] Cracking the metal code

    • URL

      https://www.asiaresearchnews.com/content/cracking-metal-code

URL: 

Published: 2024-12-25  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi