2022 Fiscal Year Research-status Report
Development of the analysis on nanoindentation to evaluate mechanical properties using computational science
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22K04701
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
赤津 隆 佐賀大学, 芸術地域デザイン学部, 教授 (40231807)
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2022-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | ナノインデンテーション / クリープ変形 / 有限要素法 / 粘弾塑性体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではコンピュータサイエンスを活用し、様々な状況下におけるインデンテーションをシミュレーションすることにより、局所領域の力学特性評価法であるナノインデンテーション法の適用範囲の拡大を目指すことを目的としている。今年度は、非線形粘弾性変形の一種である、べき乗則クリープ変形を示す粘弾塑性体の粘性変形特性をナノインデンテーション（インデンテーション荷重緩和）で評価する方法を開発した。具体的には、荷重緩和の状況から圧子周囲のpile-upまたはsink-inを定量化する式の提案、それから算出される接触投影断面積を用いて圧子直下の平均圧力の緩和挙動を推定し、その指数関数成分からクリープ定数を、非指数関数成分から応力指数を求めることができることを明らかにした。ところが、これら個々の定量的関係は、他のパラメータが既知でないと算出できない構造になっている。本研究では、全ての道パラメータを決定できるプロトコルを提唱している。この研究成果は学術論文誌（International Journal of Solids and Structures, 238 [1], 111417）に受理されたばかりでなく、国際会議（International Conference on Materials & Processing 2022）での発表は高く評価され、第100期日本機械学会機械材料・材料加工部門の部門一般表彰（優秀講演論文部門）を受賞することとなった。
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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
2022年度は粘性変形に関して一定の研究成果を出すことができた。今年度以降は、他の条件下でのインデンテーションに取り組む予定であり、ほぼ計画通りに進捗している。
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| Strategy for Future Research Activity |
ナノインデンテーションの主なターゲットの1つが基板上薄膜で、等2軸予応力が残留応力として薄膜に作用している可能性が高いと知られているにもかかわらず、そのインデンテーションに及ぼす影響が定量的に明確にされていない。今年度は等2軸予応力がインデンテーションに及ぼす影響の定量化に取り組む。
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| Causes of Carryover |
リモートの研究打ち合わせなどを利用したため、旅費が想定していた額に達しなかった。コロナ感染拡大も落ち着きつつあるので、今年度以降は積極的に学会発表や研究打ち合わせ等の旅費に支出する予定である。
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