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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Development of microstructure optimization method for improving properties of high strength steels

Research Project

Project/Area Number 25709002
Research InstitutionTokyo University of Agriculture and Technology

Principal Investigator

山中 晃徳  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50542198)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2017-03-31
Keywordsフェーズフィールド法 / 結晶塑性有限要素法 / 数値材料試験 / 鉄鋼材料 / アルミニウム合金 / 成形シミュレーション
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、マルチフェーズフィールド(MPF)法、結晶塑性有限要素(CPFE)法、結晶塑性高速フーリエ変換(CPFFT)法、均質化法などの各種数値シミュレーション方法を活用し、高強度鋼及びアルミニウム合金などの構造材料の機械的特性を向上させるミクロ組織の最適設計法の開発を目的としてきた。
平成28年度の研究においては、平成27年度までに開発した新しいMPFモデル(非平衡MPFモデル)を、高強度鋼の基本化学組成であるFe-C-Mn合金及びFe-C-Mn-Si合金のフェライト+オーステナイト2相温度域での繰返し変態挙動の解析に適用し、実験で観察される繰返し変態における界面移動と溶質拡散の関係、特に停留ステージの発現メカニズムを明らかにした。
また、金属板材のミクロ組織情報から機械的特性を予測するための計算方法として、平成27年度までに均質化法に基づくCPFE法による数値材料試験法を開発した。平成28年度では、数値材料試験法を自作FEMソルバだけでなく汎用のFEMソルバ(ABAQUS)でも実施可能であることを示し、平成27年度までに実証したアルミニウム合金への適用のみならず、極低炭素鋼板への適用とその実験検証を行った。さらに、アルミニウム合金の成形性を決定づける、集合組織の予測のためのCPFFT法とMPF法による再結晶粒成長シミュレーションを提案した。この再結晶シミュレーション法は、鉄鋼材料への適用も可能である。平成28年度後半からは、アルミニウム合金板材での再結晶組織と二軸引張変形を例題として、上記のMPF法と数値材料試験法で得られる計算結果を基礎データとし、応答局面法による最適設計法の検討を開始した。今後も、上記研究で得られた各種シミュレーション手法と応答局面法を用いた最適設計法を継続して開発する。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (14 results)

All 2017 2016 Other

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Multi-phase-field simulation of cyclic phase transformation in Fe-C-Mn and Fe-C-Mn-Si alloys2017

    • Author(s)
      Masahito Segawa, Akinori Yamanaka, Sukeharu Nomoto
    • Journal Title

      Computational Materials Science

      Volume: 未定 Pages: 印刷中

    • DOI

      -

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Numerical biaxial tensile test of aluminum alloy sheets using crystal plasticity model implemented in commercial FEM software2016

    • Author(s)
      Shohei Ochiai, Akinori Yamanaka, Toshihiko Kuwabara
    • Journal Title

      Key Engineering Materials

      Volume: 725 Pages: 255-260

    • DOI

      https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.725.255

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Numerical biaxial tensile test for sheet metal forming simulation of aluminum alloy sheets based on the homogenized crystal plasticity finite element method2016

    • Author(s)
      Akinori Yamanaka, Yoshiaki Ishii, Tomoyuki Hakoyama, Phillip Eyckens, Toshihiko Kuwabara
    • Journal Title

      Journal of Physics: Conference Series

      Volume: 734 Pages: 032005 (1-4)

    • DOI

      https://doi.org/10.1088/1742-6596/734/3/032005

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 結晶塑性有限要素法に基づくIF鋼の数値二軸引張試験2017

    • Author(s)
      山中晃徳, 落合祥平, 中山亘, 桑原利彦
    • Organizer
      日本鉄鋼協会第137春季講演大会
    • Place of Presentation
      首都大学東京 (東京八王子市)
    • Year and Date
      2017-03-15 – 2017-03-17
  • [Presentation] Numerical biaxial tensile test of aluminum alloy sheets using crystal plasticity model implemented in commercial FEM software2016

    • Author(s)
      Shohei Ochiai, Akinori Yamanaka, Toshihiko Kuwabara
    • Organizer
      The 13rd Asia-Pacific Symposium on Engineering Plasticity and Its Applications
    • Place of Presentation
      Higashi Hiroshima Arts & Culture Hall Kurara (Higashi Hiroshima-shi, Hiroshima, Japan)
    • Year and Date
      2016-12-04 – 2016-12-08
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 結晶塑性有限要素法によるアルミニウム合金板の数値二軸引張試験と成形シミュレーション:オープンソースの利用と精度検証2016

    • Author(s)
      落合祥平, 山中晃徳, 桑原利彦
    • Organizer
      日本機械学会第29回計算力学講演会
    • Place of Presentation
      名古屋大学 (愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2016-09-22 – 2016-09-24
  • [Presentation] Fe-C-Mn-Si合金におけるγ→α変態のマルチフェーズフィールドモデリング2016

    • Author(s)
      瀬川正仁, 山中晃徳, 野本祐春
    • Organizer
      日本機械学会第29回計算力学講演会
    • Place of Presentation
      名古屋大学 (愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2016-09-22 – 2016-09-24
  • [Presentation] Numerical biaxial tensile test for sheet metal forming simulation of aluminum alloy sheets based on the homogenized crystal plasticity finite element method2016

    • Author(s)
      Akinori Yamanaka, Yoshiaki Ishii, Tomoyuki Hakoyama, Phillip Eyckens, Toshihiko Kuwabara
    • Organizer
      The 10th International Conference and Workshop on Numerical Simulation of 3D Sheet Metal Forming Processes
    • Place of Presentation
      Bristol Marriott Hotel City Centre (Bristol, UK)
    • Year and Date
      2016-09-04 – 2016-09-09
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Multiscale Modelling of Dual-phase Steel using Multi-phase-field and Crystal Plasticity Fast Fourier Transformation Methods2016

    • Author(s)
      Akinori Yamanaka, Sukeharu Nomoto
    • Organizer
      12th World Congress on Computational Mechanics
    • Place of Presentation
      Coex Convention & Exhibition Center (Seoul, Korea)
    • Year and Date
      2016-07-24 – 2016-07-29
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Numerical Biaxial Tensile Test of Aluminum Alloy Sheets based on Crystal Plasticity Finite Element Method2016

    • Author(s)
      Shohei Ochiai, Akinori Yamanaka, Toshihiko Kuwabara
    • Organizer
      12th World Congress on Computational Mechanics
    • Place of Presentation
      Coex Convention & Exhibition Center (Seoul, Korea)
    • Year and Date
      2016-07-24 – 2016-07-29
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Multi-Phase-Field Simulation of Cyclic Phase Transformation in Fe-C-Mn-Si Quaternary Alloy2016

    • Author(s)
      Masahito Segawa, Akinori Yamanaka, Sukeharu Nomoto
    • Organizer
      12th World Congress on Computational Mechanics
    • Place of Presentation
      Coex Convention & Exhibition Center (Seoul, Korea)
    • Year and Date
      2016-07-24 – 2016-07-29
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Grain growth in a system containing finely dispersed mobile second-phase particles: A GPU-accelerated multi-phase-field study2016

    • Author(s)
      Akinori Yamanaka, Masashi Okamoto
    • Organizer
      6th International Conference on Recrystallization and Grain Growth
    • Place of Presentation
      Omni William Penn Hotel (Pittsburgh, USA)
    • Year and Date
      2016-07-17 – 2016-07-21
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 3D Simulation of Static Recrystallization and Phase Transformation using Multi-phase-field and Crystal Plasticity Fast Fourier Transformation Methods2016

    • Author(s)
      Akinori Yamanaka
    • Organizer
      2nd International Workshop on Software Solutions for ICME
    • Place of Presentation
      Technical University of Catalonia (Barcelona, Spain)
    • Year and Date
      2016-04-12 – 2016-04-15
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 東京農工大学 山中研究室

    • URL

      http://web.tuat.ac.jp/~yamanaka/index.html

URL: 

Published: 2018-01-16  

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