Flow stress modelling in large strain region during non-monotonic loading for new guideline to improve formability
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21K03785
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 18020:Manufacturing and production engineering-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
上島 伸文 東北大学, 工学研究科, 助教 (10733131)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | 流動応力 / 高ひずみ域 / 内部変数モデル / サーボプレス / 成形性 |
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| Outline of Research at the Start |
サーボプレスによる成形性向上の原因として、材料屋の観点からは応力緩和によるひずみの均一化に興味が持たれる。今まで申請者を含め非単調負荷引張試験で負荷パターンと伸び、流動応力の関係が調べられて来たが、高ひずみ領域が測定されていない。鍛造予測には高ひずみ領域の情報が必要であることから、非単調圧縮試験により高ひずみ領域での応力ひずみ曲線の負荷パターン依存性を明らかにし、そのモデル化を行う。本研究により確立される流動応力モデルを元に三次元局所分岐理論を用いて加工性の向上を評価し、実験と比較することにより、負荷パターンの適切な選択による加工性向上を予測できるモデルを提案する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和5年度は大型のチャネルダイ圧縮試験に取り組んだ。
令和4年度に金型設計まで完了し、令和5年度に金型を作製完了し実験を実施した。これは、これまでに実施していた小型のチャネルダイ圧縮試験ではひずみ0.7程度でバリなどの影響が出てしまっていたが、全体の荷重を大きくすることでこの影響を小さくすることを意図したものである。令和5年度は24x30x40mmの純アルミニウム試料をひずみ1.5程度まで圧縮することに成功した。有限要素法と遺伝的アルゴリズムを用いた逆解析によって同定した流動応力と、平面ひずみ状態を仮定して算出した流動応力がほぼ一致したことから、平面ひずみ状態を保ったまま圧縮できていると考えられる。また、得られた流動応力は、引張試験により得られた流動応力ともよく一致していた。このことからも、本手法は応力状態を平面ひずみ状態に保ったまま高ひずみ域まで変形させる方法として、有効であるといえる。
研究期間全体としては、令和3年度に円柱圧縮試験や小型のチャネルダイ圧縮試験では変位保持、除荷再負荷などの影響が見られないことを明らかにし、大型のチャネルダイ圧縮試験の必要性を示した。令和4年度には大型のチャネルダイ圧縮試験の金型設計を行うとともに、試料―金型間の潤滑条件について検討を行い、摩擦の影響を低減できる試験方法を明らかにした。令和5年度には大型のチャネルダイ圧縮試験を実施し、1.5程度のひずみまで平面ひずみ状態を保ったまま変形させ、流動応力を取得することに成功した。
これらの成果は、今後高ひずみ域での流動応力の負荷条件依存性や、そのモデル化、成形性向上の指針を得るために重要である。
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Report
(3 results)
Research Products
(5 results)
