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多結晶金属材料の弾性表面高度分布変化に基づく塑性不均一変形の拡大と破壊の予測

研究課題

研究課題/領域番号 18H01337
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分18010:材料力学および機械材料関連
研究機関岡山大学

研究代表者

多田 直哉  岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (70243053)

研究分担者 上森 武  岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (70335701)
坂本 惇司  岡山大学, 自然科学研究科, 助教 (50752052)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2018年度: 13,000千円 (直接経費: 10,000千円、間接経費: 3,000千円)
キーワード弾性不均一変形 / 塑性不均一変形 / 表面高度分布 / 多結晶金属材料 / 表面あれ
研究成果の概要

本研究では,多結晶純チタンの平板試験片および薄膜試験片の引張試験を実施し,弾性条件下における微視的不均一変形とその後の塑性条件下における不均一変形について検討した.特に内部結晶粒の影響が少ない薄膜試験片の変形に着目して検討を行った.その結果,結晶粒中心部の高度変化と粒界近傍の高度変化が強く関連していること,弾性変形下と塑性変形下において表面と裏面の高度分布の相関に変化が生じること,切欠き周辺のすべり線の発生はすべり活動度で予測できること等を明らかにした.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では純チタンの微視的不均一変形を変形初期に相当する弾性状態から塑性状態まで詳細に観察・測定し,弾性不均一変形と塑性不均一変形の関係等を明らかにした.本材料では,塑性不均一変形が主としてすべりによって生じるが,切欠き材のような応力集中部が存在する場合を含め,すべり線の発生を予測する手法を提案した.すべりの発生予測や弾性不均一変形と塑性不均一変形の関係は,材料の破壊と深く関連するため,各種構造材料の破壊防止に有用であると考える.

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Prediction of the Fracture Location by Tensile Tests of Gray Cast Iron Based on the Dimensional Changes of Graphite Flakes2021

    • 著者名/発表者名
      Naoya Tada, Takeshi Uemori, Junji Sakamoto
    • 雑誌名

      Transactions of the ASME, Journal of Pressure Vessel Technology

      巻: 143 号: 2 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1115/1.4048063

    • NAID

      120007161126

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Finite Element Study of the Effect of Internal Crack on Surface Profile Change due to Low Loading of Turbine Blade2020

    • 著者名/発表者名
      Junji Sakamoto, Naoya Tada, Takeshi Uemori, Hayato Kuniyasu
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 10 号: 14 ページ: 1-14

    • DOI

      10.3390/app10144883

    • NAID

      120006877907

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 引張および疲労負荷を受ける純チタン細線の破壊予測に向けた直流電位差および直径分布の変化の分析2020

    • 著者名/発表者名
      坂本惇司,高木佑輔,上森武,多田直哉
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 86 号: 882 ページ: 19-00351-19-00351

    • DOI

      10.1299/transjsme.19-00351

    • NAID

      130007801826

    • ISSN
      2187-9761
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 純チタン薄板における微視的な不均一変形が表面あれに及ぼす影響に関する結晶塑性有限要素解析2019

    • 著者名/発表者名
      上森武,柿原大毅,多田直哉
    • 雑誌名

      材料

      巻: 68 号: 6 ページ: 478-484

    • DOI

      10.2472/jsms.68.478

    • NAID

      130007665157

    • ISSN
      0514-5163, 1880-7488
    • 年月日
      2019-06-15
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Microscopic Elastic and Plastic Inhomogeneous Deformations and Height Changes on the Surface of a Polycrystalline Pure-Titanium Plate Specimen under Cyclic Tension2018

    • 著者名/発表者名
      Naoya Tada, Takeshi Uemori
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 8 号: 10 ページ: 1-16

    • DOI

      10.3390/app8101907

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 切欠きを有する純チタン薄膜試験片の引張に伴う結晶粒のすべり変形挙動に関する検2021

    • 著者名/発表者名
      石田諭史,多田直哉,上森武,坂本惇司,石丸恵太
    • 学会等名
      日本機械学会中国四国支部第59期総会・講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Microscopic Deformation of Thin Sheet of Polycrystalline Pure Titanium Under Tension2020

    • 著者名/発表者名
      Naoya TADA, Kentaro KISHIMOTO, Takeshi Uemori, Junji Sakamoto
    • 学会等名
      ASME 2020 Pressure Vessels and Piping Conference (PVP2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 多結晶純チタンの繰返し引張後の微視的残留応力とすべり線の関係2020

    • 著者名/発表者名
      松本大樹,多田直哉,上森武,坂本惇司
    • 学会等名
      日本材料学会第6回材料WEEK材料シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Slip Deformation of Crystal Grains in Semi-Circular Notched Thin Sheet Specimen of Pure Titanium during Tensile Test2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Ishida, Naoya Tada, Takeshi Uemori, Junji Sakamoto
    • 学会等名
      International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2019 (ATEM ‘19)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 低荷重負荷による表面性状変化を用いた内在欠陥の検出2019

    • 著者名/発表者名
      坂本惇司,國安隼人,多田直哉,上森武
    • 学会等名
      日本機械学会材料力学部門M&M若手シンポジウム2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 純チタン薄膜の引張変形に伴う表面と裏面の微視的高度分布の関係2019

    • 著者名/発表者名
      岸本健太郎,多田直哉,上森武,坂本惇司
    • 学会等名
      日本材料学会第5回材料WEEK材料シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 多結晶純チタンの引張りにおける結晶方位変化を考慮に入れた微視的すべり変形の評価2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤宏樹,多田直哉,上森武,坂本惇司
    • 学会等名
      日本金属学会2019年春期(第164回)講演大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Numerical Investigation of Relation between Surface Roughness and Microscopic Interior Deformation in Polycrystalline Pure Titanium Sheet2018

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Uemori, Naoya Tada
    • 学会等名
      Asia-Pacific Conference on Fracture and Strength 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 純チタン細線の引張試験における変形と直流電位差の関係2018

    • 著者名/発表者名
      高木佑輔,多田直哉,上森武
    • 学会等名
      日本機械学会2018年度年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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