| 研究課題/領域番号 |
21H01210
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18010:材料力学および機械材料関連
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
澁谷 陽二 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (70206150)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2021年度: 14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円)
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| キーワード | 粒界を跨ぐすべり / メゾテスティング / 結晶塑性構成式 / Micropolar弾塑性 / 有限要素解析 / 結晶塑性 / 非局所性 / 弾塑性有限要素解析法 / Micropolar構成式 / 弾塑性有限要素解析 / 弾塑性有限要素法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
代表寸法が数μm以下のサイズを持つ試験片を用いた材料試験では，初期欠陥を持つマクロなサイズでは識別できない事象を試験片系全体の力学的応答の中で見い出すことができる．本研究では，この試験方法の概念をメゾテスティングと定義する．このメゾテスティングにより，単結晶・双結晶体の基本材料特性情報データを取得し，多結晶体に至る過程を，Micropolar理論の非局所結晶塑性の構成関係式と，独自の結晶学的な粒界モデルを組み合わせた新たな結晶塑性モデリングにより解明する．マクロなサイズの試験片を用いた弾塑性特性からモデルの検証を行い，材料の基本特性の変化がもたらす塑性加工性等の予測といった実用化を目指す．
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| 研究成果の概要 |
結晶塑性構成式のパラメータ同定のため，単結晶の弾塑性特性をメゾテスティングにより評価した．シュミット因子最大の結晶粒の選択が必ずしも良いわけではなく，0.4以上でほぼ同じシュミット因子を持つ2つのすべり系を具備した結晶粒の選択により，良好な加工硬化曲線の得られることがわかった．また，長方形断面を持つ角柱の双結晶マイクロピーの圧縮試験から，明確な粒界を跨ぐすべりが新たに観察された．これらの実験結果を踏まえ，原子論的解析により多様な粒界と転位の欠陥相互作用，それを参照した双結晶の結晶塑性有限要素解析，そして物理的描像に対応させた非局所性を持つMicropolar弾塑性解析を行った．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で得られた粒界を跨ぐすべりの知見は，世界的には数少ない観察事例になっている．加えて，その力学的な応答を精度よく取得し，従来の臨界分解せん断応力に加えて，粒界を跨ぐすべりの臨界応力が新たに取得できた．このことは，従来の強度の増加は延性の低下を導き，その逆の関係にもある金属材料のトレードオフを打開する貴重な知見になる．すなわち，加工硬化と伸びのバランスを制御するために，転位の堆積と粒界を跨ぐ塑性の活性化が重要な鍵になることが新たにわかった．また，原子論的特性をMicropolar体の付加自由度で表現することにより，トップダウン形式のマルチスケールモデリングの可能性が新たに示唆された．
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