次世代輸送機器軽量化材料の準高ひずみ速度二軸応力試験システムの開発

• 研究課題/領域番号: 23360318
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 材料加工・処理
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 桑原 利彦 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60195609)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 19,370千円 (直接経費: 14,900千円、間接経費: 4,470千円); 2013年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2012年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2011年度: 11,050千円 (直接経費: 8,500千円、間接経費: 2,550千円)
• キーワード: ひずみ速度 / 異方硬化 / 材料試験 / 成形限界 / 降伏関数 / 異方性 / 金属板材 / 塑性加工 / 二軸バルジ試験 / シミュレーション / 鋼板 / アルミ合金 / 異方性降伏関数 / 加工硬化 / 鋼管 / 成形限界ひずみ / 成形限界応力 / 線形応力経路

研究概要

準高ひずみ速度下で二軸応力を受ける金属板材の，二軸応力－ひずみ曲線を測定することができるサーボ制御二軸応力試験機を開発した．金属板材を型曲げ加工した後，板縁を溶接した円管を試験片として用いた．この試験機を用いて，冷延IF鋼板，アルミニム合金板および高強度鋼板の加工硬化挙動，成形限界ひずみおよび成形限界応力の測定に成功した．さらに，これら材料の異方硬化モデルを構築した．測定結果は，Marciniak-Kuczyński モデルによるひずみ局所化解析による計算値と定量的に一致した．以上より，開発した材料試験方法が，金属板材の高精度な材料モデルの構築に有用であることが立証された．

研究成果

• [雑誌論文] 6000系アルミニウム合金板の異方硬化の定式と有限要素解析への適用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 彌永大作・瀧澤英男・桑原利彦
  • 雑誌名: 塑性と加工 巻: 55 号: 636 ページ: 55-61
  • DOI: 10.9773/sosei.55.55
  • NAID: 130004787492
  • ISSN: 0038-1586, 1882-0166
  • 査読あり
• [雑誌論文] Advanced Material Testing in Support of Accurate Sheet Metal Forming Simulations (2014)
  • 著者名/発表者名: Kuwabara, T.
  • 雑誌名: AIP Conference Proc. 巻: 1532 ページ: 69-80
  • DOI: 10.1063/1.4806810
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of the forming limit stress curve using a multi-axial tube expansion test with a digital image correlation system (2014)
  • 著者名/発表者名: Hakoyam, T. and Kuwabara, T.
  • 雑誌名: Proc. NUMISHEET 2014 (AIP Conference Proceedings) 巻: 1567 ページ: 636-641
  • DOI: 10.1063/1.4850053
  • 査読あり
• [雑誌論文] 二軸バルジ試験法による高強度鋼板の加工硬化特性の測定と材料モデリング (2013)
  • 著者名/発表者名: 箱山智之・菅原史法・桑原利彦
  • 雑誌名: 塑性と加工 巻: 54 号: 630 ページ: 628-634
  • DOI: 10.9773/sosei.54.628
  • NAID: 10031178871
  • ISSN: 0038-1586, 1882-0166
  • 査読あり
• [雑誌論文] Material Modeling of High Strength Steel Sheet Using Multiaxial Tube Expansion Test with Optical Strain Measurement System (2013)
  • 著者名/発表者名: Hakoyama, T. and Kuwabara, T.
  • 雑誌名: Key Engineering Materials 巻: 554-557 ページ: 139-144
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/kem.554-557.139
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiaxial tube expansion test method for measurement of sheet metal deformation behavior under biaxial tension for a large strain range (2013)
  • 著者名/発表者名: Kuwabara, T. and Sugawara, F.
  • 雑誌名: Int. J. Plasticity 巻: 45 ページ: 103-118
  • DOI: 10.1016/j.ijplas.2012.12.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] 金属板材の大ひずみ二軸応力－ひずみ曲線の連続測定を可能とする二軸バルジ試験機の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 菅原史法・桑原利彦
  • 雑誌名: 塑性と加工 巻: 54 号: 624 ページ: 57-63
  • DOI: 10.9773/sosei.54.57
  • NAID: 10031139508
  • ISSN: 0038-1586, 1882-0166
  • 査読あり
• [雑誌論文] 金属板材の大ひずみ二軸応力−ひずみ曲線の連続測定を可能とする二軸バルジ試験機の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 菅原史法・桑原利彦
  • 雑誌名: 塑性と加工 巻: 54 ページ: 57-63
  • NAID: 10031139508
  • 査読あり
• [雑誌論文] 金属板材の大ひずみ二軸応力ひずみ曲線の連続測定を可能とする二軸バルジ試験機の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 菅原史法
  • 雑誌名: 塑性と加工 巻: 54 ページ: 57-63
  • 査読あり
• [雑誌論文] 二軸バルジ試験法による高強度鋼板の加工硬化特性の測定と材料モデリング (2013)
  • 著者名/発表者名: 箱山智之
  • 雑誌名: 塑性と加工 巻: 45
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biaxial Tensile Test of High Strength Steel Sheet for Large Plastic Strain Range (2012)
  • 著者名/発表者名: Hakoyama, T. and Kuwabara, T.
  • 雑誌名: Key Engineering Materials 巻: 504-506 ページ: 59-64
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/kem.504-506.59
  • 査読あり
• [学会発表] Measurement and material modeling of biaxial work-hardening behavior for pure titanium sheet (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Sumita, T. Kuwabara
  • 学会等名: Proc. NUMISHEET 2014
  • 発表場所: Melbourne, Australia
• [学会発表] Measurement of the forming limit stress curve using a multi-axial tube expansion test with a digital image correlation system (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Hakoyama, T. Kuwabara
  • 学会等名: Proc. NUMISHEET 2014
  • 発表場所: Melbourne, Australia
• [学会発表] Measurement and material modeling of biaxial work-hardening behavior for pure titanium sheet (2014)
  • 著者名/発表者名: Sumita, T., Kuwabara, T.
  • 学会等名: NUMISHEET 2014
  • 発表場所: Melbourne, Australia
• [学会発表] Advances in post-necking flow curve identification of sheet metal through standard tensile testing (2014)
  • 著者名/発表者名: Coppieters, S., Cooreman, S., Debruyne, D., Kuwabara, T.
  • 学会等名: NUMISHEET 2014
  • 発表場所: Melbourne, Australia
• [学会発表] Measurement of the forming limit stress curve using a multi-axial tube expansion test with a digital image correlation system (2014)
  • 著者名/発表者名: Hakoyama, T., Kuwabara, T.
  • 学会等名: NUMISHEET 2014
  • 発表場所: Melbourne, Australia
  • 招待講演
• [学会発表] 590MPa 級高張力鋼板のDIC二軸バルジ複合応力経路試 験 (2014)
  • 著者名/発表者名: 箱山智之・桑原利彦
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第167回春季講演大会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス
• [学会発表] 冷延IF鋼板の異方硬化挙動を考慮し た液圧バルジ成形シミュレーション (2014)
  • 著者名/発表者名: 市川和弘・桑原利彦・蔦森秀夫
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第167回春季講演大会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス
• [学会発表] 二軸引張試験による6000系アルミニウム合金板の材料モデリングと成形シミュレーションの高精度化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 矢板理志・桑原利彦・蔦森秀夫
  • 学会等名: 日本機械学会関東学生会第53回学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 東京農工大学小金井キャンパス
• [学会発表] Advanced Material Testing in Support of Accurate Sheet Metal Forming Simulations (2013)
  • 著者名/発表者名: Kuwabara, T.
  • 学会等名: The 11th International Conference on Numerical Methods in Industrial Forming Processes (NUMIFORM 2013)
  • 発表場所: Shenyang, China
• [学会発表] Advanced Material Testing in Support of Accurate Sheet Metal Forming Simulations (2013)
  • 著者名/発表者名: Kuwabara, T.
  • 学会等名: The 11th International Conference on Numerical Methods in Industrial Forming Processes
  • 発表場所: Shenyang, China
  • 招待講演
• [学会発表] 異方硬化を示す5000系アルミニウム合金板の材料モデリングと液圧バルジ成形シミュレーション (2013)
  • 著者名/発表者名: 川口順平・桑原利彦・櫻井健夫
  • 学会等名: 軽金属学会第125回秋期大会講演概要
  • 発表場所: 横浜国立大学
• [学会発表] 二軸応力状態下における純チタン板の加工硬化挙動の測定と材料モデリング (2013)
  • 著者名/発表者名: 角田壮志・桑原利彦
  • 学会等名: 第64回塑性加工連合講演会
  • 発表場所: 大阪大学吹田キャンパス
• [学会発表] デジタル画像相関法を用いた590MPa級高張力鋼板の二軸バルジ複合応力経路試験 (2013)
  • 著者名/発表者名: 箱山智之・桑原利彦
  • 学会等名: 第64回塑性加工連合講演会
  • 発表場所: 大阪大学吹田キャンパス
• [学会発表] 二軸バルジ試験方法における降伏関数の同定精度 (2013)
  • 著者名/発表者名: 江夏亮太朗・桑原利彦
  • 学会等名: 平成25年度塑性加工春季講演会
  • 発表場所: 大同大学（愛知県，名古屋市）
• [学会発表] 非接触ひずみ測定システムによる二軸バルジ試験の連続測定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 箱山智之・桑原利彦
  • 学会等名: 平成25年度塑性加工春季講演会
  • 発表場所: 大同大学（愛知県，名古屋市）
• [学会発表] 二軸バルジ試験を用いた大ひずみ二軸応力下における冷延IF鋼板の加工硬化特性の測定と材料モデリング (2013)
  • 著者名/発表者名: 気賀沢秀平・彌永大作・桑原利彦・Jun Chen
  • 学会等名: 平成25年度塑性加工春季講演会
  • 発表場所: 大同大学（愛知県，名古屋市）
• [学会発表] 二軸応力試験による5000系アルミニウム合金板の材料モデリングと液圧バルジ成形シミュレーション (2013)
  • 著者名/発表者名: 川口順平・桑原利彦・櫻井健夫
  • 学会等名: 平成25年度塑性加工春季講演会
  • 発表場所: 大同大学（愛知県，名古屋市）
• [学会発表] 590MPa級高張力鋼板の二軸バルジ試験 (2012)
  • 著者名/発表者名: 箱山智之・桑原利彦
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第163回春季講演大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2012-03-30
• [学会発表] 二軸バルジ試験方法による冷延IF鋼板の大ひずみ二軸塑性変形挙動の連続測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 菅原史法・桑原利彦
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第163回春季講演大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2012-03-30
• [学会発表] 有限要素解析を用いた二軸バルジ試験方法の精度検証 (2012)
  • 著者名/発表者名: 江夏亮太朗, 桑原利彦
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第163回春季講演大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2012-03-30
• [学会発表] Material testing in support of constitutive modeling and forming simulations. In : Narasimhan, K. (Ed.) (2012)
  • 著者名/発表者名: Kuwabara, T.
  • 学会等名: Proc. IDDRG 2012
  • 発表場所: Mumbai, India
• [学会発表] Measurement and analysis of biaxial deformation behavior of high strength steel sheet using multiaxial tube expansion testing method (2012)
  • 著者名/発表者名: Hakoyama, T., Kuwabara, T.
  • 学会等名: Int. Workshop on High Performance Steels, Bengal Engineering and Science University
  • 発表場所: Shibpur, India
  • 招待講演
• [学会発表] Multiaxial tube expansion testing method for measuring forming limit strains and stresses of sheet metals under biaxial tension (2012)
  • 著者名/発表者名: Sugawara, F., Kuwabara, T.
  • 学会等名: Proceedings of the 5th Forming Technology Forum Zurich 2012
  • 発表場所: Zurich, Switzerland
• [学会発表] Material testing and modeling of aluminum alloy sheet in support of forming simulations (2012)
  • 著者名/発表者名: Kuwabara, T., Yoshida K., Yanaga, D.
  • 学会等名: In : Hasso Weiland, Anthony D. Rollett, William A. Cassada (Eds.), 13th International Conference on Aluminum Alloys (ICAA13)
  • 発表場所: Pittsburgh, USA
  • 招待講演
• [学会発表] Biaxial work hardening characteristics of 6000 series aluminum alloy sheet for large strain range (2012)
  • 著者名/発表者名: Yanaga, D., Kuwabara, T., Uema, N., Asano, M.
  • 学会等名: Proceedings of the ASME 2012 International Manufacturing Science and Engineering Conference (MSEC2012)
  • 発表場所: Notre Dame, Indiana, USA
• [学会発表] 鋼管二次加工性評価試験方法の標準化について (2011)
  • 著者名/発表者名: 桑原利彦
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第96回鋼管部会
  • 発表場所: 新日本製鐡(株)本社(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-15
• [学会発表] 円管バルジ試験方法による590MPa級高張力鋼板の大ひずみ二軸応力試験 (2011)
  • 著者名/発表者名: 箱山智之・桑原利彦
  • 学会等名: 第62回塑性加工連合講演会
  • 発表場所: ホテル日航豊橋
  • 年月日: 2011-10-28
• [学会発表] 二軸応力-ひずみ曲線の連続計測を可能とするサーボ制御二軸バルジ試験機の開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 菅原史法・桑原利彦
  • 学会等名: 第62回塑性加工連合講演会
  • 発表場所: ホテル日航豊橋
  • 年月日: 2011-10-28
• [学会発表] 純チタン板の成形限界ひずみと成形限界応力の測定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 吉留諒平・林田康宏・桑原利彦
  • 学会等名: 第62回塑性加工連合講演会
  • 発表場所: ホテル日航豊橋
  • 年月日: 2011-10-28
• [学会発表] 非接触ひずみ測定システムを用いた590MPa級高張力鋼板の二軸バルジ試験
  • 著者名/発表者名: 箱山智之
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第165回春季講演大会
  • 発表場所: 東京電機大学
• [学会発表] 大ひずみ域二軸応力下における冷延IF鋼板の加工硬化挙動のひずみ速度依存性
  • 著者名/発表者名: 菅原史法
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第165回春季講演大会
  • 発表場所: 東京電機大学
• [学会発表] 二軸バルジ試験法による高張力鋼板の成形限界応力の測定と解析
  • 著者名/発表者名: 箱山智之
  • 学会等名: 第62回理論応用力学講演会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス
• [学会発表] 成形限界応力による高張力鋼板の曲げ曲げ戻し割れ予測
  • 著者名/発表者名: 齊藤正純
  • 学会等名: 第62回理論応用力学講演会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス
• [学会発表] 異方硬化を示す6000系アルミニウム合金板の材料モデリングと実験検証
  • 著者名/発表者名: 彌永大作
  • 学会等名: 第63回塑性加工連合講演会
  • 発表場所: 北九州国際会議場
• [学会発表] 二軸円管バルジ試験方法による590MPa級高張力鋼板の成形限界ひずみと成形限界応力の測定
  • 著者名/発表者名: 箱山智之
  • 学会等名: 第63回塑性加工連合講演会
  • 発表場所: 北九州国際会議場
• [学会発表] 大ひずみ域二軸応力下における冷延IF鋼板の加工硬化挙動のひずみ速度依存性
  • 著者名/発表者名: 菅原史法
  • 学会等名: 第63回塑性加工連合講演会
  • 発表場所: 北九州国際会議場
• [学会発表] Material testing in support of constitutive modeling and forming simulations
  • 著者名/発表者名: Kuwabara, T.
  • 学会等名: IDDRG 2012
  • 発表場所: Indian Institute of Technology, Mumbai, India
  • 招待講演
• [学会発表] Measurement and analysis of biaxial deformation behavior of high strength steel sheet using multiaxial tube expansion testing method
  • 著者名/発表者名: Hakoyama, T.
  • 学会等名: Int. Workshop on High Performance Steels
  • 発表場所: Bengal Engineering and Science University, Shibpur, India
  • 招待講演
• [学会発表] Forming limits of metal sheets and tubes: analysis method and experimental validation
  • 著者名/発表者名: Kuwabara, T.
  • 学会等名: 9th EUROPEAN CONFERENCE ON FRACTURE
  • 発表場所: Kolson Hotel, Kazan, Russia
  • 招待講演
• [学会発表] Multiaxial tube expansion testing method for measuring forming limit strains and stresses of sheet metals under biaxial tension
  • 著者名/発表者名: Sugawara, F.
  • 学会等名: 5th Forming Technology Forum Zurich 2012
  • 発表場所: ETH, Zurich, Switzerland
• [学会発表] Advanced Material Testing in Support of Accurate Sheet Metal Forming Simulations
  • 著者名/発表者名: Kuwabara, T.
  • 学会等名: 11th International Conference on Numerical Methods in Industrial Forming Processes
  • 発表場所: Chinese Academy of Science, Shenyang, China
  • 招待講演
• [図書] Biaxial Stress Testing Methods for Sheet Metals. In Comprehensive Materials Processing; Van Tyne, C. J., Ed. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kuwabara, T.
  • 出版者: Elsevier Ltd
• [図書] Biaxial Stress Testing Methods for Sheet Metals, in Comprehensive Materials Processing (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshihiko Kuwabara
  • 総ページ数: 1000
  • 出版者: Elsevier
• [図書] Comprehensive Materials Processing (2014)
  • 著者名/発表者名: Kuwabara, T.
  • 出版者: Elsevier
• [備考]
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/~kuwabara/
• [備考] 東京農工大学 工学部 桑原研究室
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/~kuwabara/
• [備考] 国立大学法人 東京農工大学 研究シーズ集 英語版
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/~seeds/eseeds/E_093.pdf
• [備考] 国立大学法人 東京農工大学 研究シーズ集 日本語版
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/~seeds/02main/07seedstext/093-0185/parts/0185.pdf
• [備考] 桑原研究室 シーズ研究
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/~kuwabara/Seeds/Seeds2.htm
• [備考] 桑原研究室ホームページ
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/~kuwabara/
• [備考] 丸紅情報システムズ アラミス活用事例
  • URL: http://www.marubeni-sys.com/infinite-ideas/chousen/tokyonoukoudai/index.html
• [備考]
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/~kuwabara/Seeds/Seeds2.htm
• [備考]
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/~kuwabara/