2013 Fiscal Year Annual Research Report
相変態を考慮した熱弾塑性構成モデルとそのホットプレスへの応用
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23560116
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
長岐 滋 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30135959)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大下 賢一 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60334471)
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| Keywords | 変態塑性 / 熱弾塑性構成式 / マルテンサイト変態 / パーライト変態 / 変態塑性係数 |
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| Research Abstract |
ホットプレスなど高温下で相変態を生じる可能性のある変形過程のシミュレーションでは，多軸応力状態下での相変態の進行と変態誘起塑性変形（変態塑性変形）を適切に記述する必要がある．
このために従前より所有していた引張り・ねじりの２軸応力負荷試験装置を改良し，圧縮荷重を負荷することを可能にした．改良した実験装置を用いて，高温から冷却される鋼（S45C材，SCM440材）について変態膨張，変態塑性変形を測定した．実験では，引張りと圧縮負荷では変態塑性挙動が異なり，通常用いられているMises型の多軸構成式では変形挙動を的確に表現できないことがわかった．そこでDrucker-Prager 型の降伏曲面を用いた新たな構成式を提案し，S45C材のパーライト変態に伴う変態塑性に関しては実験結果を的確に表現可能であることを示した（機械学会M&M講演会などにおいて発表済）．
一方，このような多軸応力状態における検討と平行して，実用的にはより簡便な変態塑性係数の測定法を確立すべく，急速冷却下での３点曲げ試験装置を制作し，変態塑性係数を比較的に容易に測定することが可能になった．さらにこの装置はホットプレスでの変形状態を想定して曲げと引張りを同時に負荷することが可能であり，引張り荷重が負荷された場合には曲げの変態塑性変形が抑制されることを実験的に明らかにした（機械学会M&M講演会などにおいて発表済）．
また汎用有限要素法プログラムに変態塑性現象を考慮したユーザサブルーチンを組み込むことを試み，ホットプレスの過程に対応する高温から冷却される板材の曲げ変形をシミュレーションすることが可能になった．計算によれば温度分布のわずかな相違によって変態塑性変形に大きな差異が生じ得ることが示され，実験結果の傾向を表現できることがわかった．
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