結晶塑性解析による金属板の高精度な加工硬化特性予測とそのプレス成形解析への応用

• 研究課題/領域番号: 26289271
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 材料加工・組織制御工学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 浜 孝之 京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (10386633)
• 研究分担者: 高村 正人 国立研究開発法人理化学研究所, その他部局等, 研究員 (00525595) ; 宅田 裕彦 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (20135528)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円); 2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2015年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2014年度: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円)
• キーワード: 結晶塑性有限要素法 / 加工硬化特性 / プレス加工 / 環境調和型加工

研究成果の概要

本研究の目的は，プレス成形部品への活用が期待されている金属材料の塑性変形挙動を高精度に予測するための数値解析技術の開発と，開発した技術をプレス成形解析へ応用する枠組みの構築である．研究の結果，鉄鋼材料やマグネシウム合金，純チタンといった金属材料が種々の負荷を受けた際の塑性変形挙動を，高精度に予測できる数値解析技術を開発した．また開発した技術を用いることで，塑性変形挙動のメカニズムを結晶レベルの微視的な変形挙動に基づいて明らかにした．さらに，プレス成形解析で必要となる入力パラメータを，開発した解析技術を用いて同定する手法について検討を行った．

研究成果

• [雑誌論文] Crystal plasticity finite-element simulation on development of dislocation structures in BCC ferritic single crystals (2017)
  • 著者名/発表者名: Hama, T., Kojima, K., Kubo, M., Fujimoto, H., and Takuda, H.
  • 雑誌名: ISIJ International 巻: 印刷中
  • NAID: 130005661941
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystal-plasticity finite-element analysis of anisotropic deformation behavior in commercially pure titanium Grade 1 sheet (2017)
  • 著者名/発表者名: Hama, T., Kobuki, A., and Takuda, H.
  • 雑誌名: International Journal of Plasticity 巻: 印刷中 ページ: 77-108
  • DOI: 10.1016/j.ijplas.2016.12.005
  • NAID: 120006369431
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Deformation behavior upon two-step loading in a magnesium alloy sheet (2016)
  • 著者名/発表者名: Hama, T., Tanaka, Y., Uratani, M., and Takuda, H.
  • 雑誌名: International Journal of Plasticity 巻: in press ページ: 283-304
  • DOI: 10.1016/j.ijplas.2016.03.009
  • NAID: 120005973329
  • 査読あり
• [雑誌論文] Work-hardening behavior of commercially pure titanium JIS grade 1 sheet upon reverse loading (2016)
  • 著者名/発表者名: Hama, T., Yi Ning, Kobuki, A., Uchida, S., Fujimoto, H., and Takuda, H.
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: 1769 ページ: 200001-200001
  • DOI: 10.1063/1.4963619
  • NAID: 120006705773
  • 査読あり
• [雑誌論文] Texture evaluation in ductile fracture process by neutron diffraction measurement (2016)
  • 著者名/発表者名: Sunaga, H., Takamura, M., Ikeda, Y., Otake, Y., Hama, T., Kumagai, M., Suzuki, H., and Suzuki, S.
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 734
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Non-destructive texture measurement of steel sheets with compact neutron souce “RANS” (2016)
  • 著者名/発表者名: Takamura, M., Ikeda, Y., Sunaga, H., Taketani, A., Otake, Y., Suzuki, M., Kumagai, M., Hama, T., and Oba, Y.
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 734
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystal-plasticity finite-element analysis of deformation behavior in a commercially pure titanium sheet (2016)
  • 著者名/発表者名: Hama, T., Kobuki, A., Fujimoto, H., and Takuda, H.
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 734
  • NAID: 120006654034
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Anisotropic deformation behavior under various strain paths in commercially pure titanium Grade 1 and Grade 2 sheets (2016)
  • 著者名/発表者名: Yi, Ning, Hama, T., Kobuki, A., Fujimoto, H., and Takuda, H.
  • 雑誌名: Materials Science & Engineering A 巻: 655 ページ: 70-85
  • DOI: 10.1016/j.msea.2015.12.081
  • NAID: 120005973305
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] マグネシウム合金板の変形挙動予測のための結晶塑性モデリング (2016)
  • 著者名/発表者名: 浜孝之
  • 雑誌名: 塑性と加工 巻: 57 ページ: 215-219
  • NAID: 130005138679
• [雑誌論文] Deformation behavior of a magnesium alloy sheet with random crystallographic orientations under various loading paths (2015)
  • 著者名/発表者名: Hama, T., Mayama, T., and Takuda, H.
  • 雑誌名: The Romanian Journal of Technical Sciences-Applied Mechanics 巻: 60 ページ: 1-16
  • NAID: 120006305912
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 双晶回復を考慮した結晶塑性有限要素法によるマグネシウム合金の変形挙動予測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 浜孝之
  • 雑誌名: 軽金属 巻: 65 ページ: 174-183
  • NAID: 130005129464
• [雑誌論文] Non-linear deformation behavior during unloading in various metal sheets (2015)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Hama, Ryogo Matsudai, Yota Kuchinomachi, Hitoshi Fujimoto, and Hirohiko Takuda
  • 雑誌名: ISIJ International 巻: 55 ページ: 1-9
  • NAID: 130005071654
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effect of pre-compressive strain on work-hardening behavior upon two-step loading in a Magnesium alloy sheet (2015)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Hama, Yuhki Tanaka, Masato Uratani, Tsutomu Tanaka, Hitoshi Fujimoto, and Hirohiko Takuda
  • 雑誌名: Key Engineering Materials 巻: 639 ページ: 347-352
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/kem.639.347
  • NAID: 120006654070
  • 査読あり
• [雑誌論文] Work-hardening and twinning behaviors in a commercially pure titanium sheet under various loading paths (2014)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Hama, Hirotaka Nagao, Akihiro Kobuki, Hitoshi Fujimoto, Hirohiko Takuda
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering A 巻: 620 ページ: 390-398
  • DOI: 10.1016/j.msea.2014.10.024
  • NAID: 120005522511
  • 査読あり
• [雑誌論文] 成形加工のための解析手法と材料モデリング (2014)
  • 著者名/発表者名: 伊藤耿一，浜孝之
  • 雑誌名: 鉄と鋼 巻: 100 号: 12 ページ: 1467-1480
  • DOI: 10.2355/tetsutohagane.100.1467
  • NAID: 130004713960
  • ISSN: 0021-1575, 1883-2954
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Work-hardening behavior upon reverse loading in a rolled AZ31 magnesium alloy sheet (2014)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Hama, and Hirohiko Takuda
  • 雑誌名: Key Engineering Materials 巻: 622-623 ページ: 603-608
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/kem.622-623.603
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deformation behavior of a magnesium alloy sheet with random crystallographic orientations (2014)
  • 著者名/発表者名: T.Hama, T.Mayama, H.Takuda
  • 雑誌名: Key Engineering Materials 巻: 611-612 ページ: 27-32
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/kem.611-612.27
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 種々の結晶塑性モデルによる冷延鋼板の等塑性仕事面の予測 (2017)
  • 著者名/発表者名: 浜孝之，畠山真一，藤本仁，宅田裕彦
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第173回春季講演大会
  • 発表場所: 首都大学東京（八王子市）
  • 年月日: 2017-03-15
• [学会発表] 予圧縮を受けたマグネシウム合金板における引張変形時の応力挙動 (2016)
  • 著者名/発表者名: 浜孝之，畠山真一，鈴木智貴，内田壮平，藤本仁，宅田裕彦
  • 学会等名: 日本機械学会第24回機械材料・材料加工技術講演会
  • 発表場所: 早稲田大学（新宿区）
  • 年月日: 2016-11-24
• [学会発表] ひずみ速度感受性指数を用いた高張力鋼板における応力緩和挙動の構成式 (2016)
  • 著者名/発表者名: 村澤皓大，楠田義徳，大竹淑恵，須長秀行，高村正人，池田義雅，浜孝之，鈴木進輔
  • 学会等名: 日本塑性加工学会第67回塑性加工連合講演会
  • 発表場所: 日本工業大学（宮代町）
  • 年月日: 2016-10-21
• [学会発表] 反転負荷を受ける純チタン板における加工硬化挙動 (2016)
  • 著者名/発表者名: 浜孝之，小吹晃弘，藤本仁，宅田裕彦
  • 学会等名: 日本塑性加工学会第67回塑性加工連合講演会
  • 発表場所: 日本工業大学（宮代町）
  • 年月日: 2016-10-21
• [学会発表] 種々の負荷経路における純チタン板の変形挙動に関する結晶塑性解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 浜孝之，小吹晃弘，内田壮平，藤本仁，宅田裕彦
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2016カンファレンス
  • 発表場所: 神戸大学（神戸市）
  • 年月日: 2016-10-08
• [学会発表] Dual-Phase鋼板におけるひずみ速度と温度が応力緩和挙動に与える影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 村澤皓大，小峯隼人，大竹淑恵，須長秀行，高村正人，池田義雅，浜孝之，鈴木進輔
  • 学会等名: 日本塑性加工学会平成28年度塑性加工春季講演会
  • 発表場所: 京都工芸繊維大学（京都市）
  • 年月日: 2016-05-20
• [学会発表] 種々の方向へ引張・圧縮予変形を受けたIF・DP鋼板の引張特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 割鞘美和，生川遼太，浜孝之，宅田裕彦，和田学，樋渡俊二
  • 学会等名: 日本塑性加工学会平成28年度塑性加工春季講演会
  • 発表場所: 京都工芸繊維大学（京都市）
  • 年月日: 2016-05-20
• [学会発表] 純チタン板の変形異方性に関する結晶塑性有限要素解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 浜孝之，小吹晃弘，Ning Yi，藤本仁，宅田裕彦
  • 学会等名: 日本塑性加工学会平成28年度塑性加工春季講演会
  • 発表場所: 京都工芸繊維大学（京都市）
  • 年月日: 2016-05-20
• [学会発表] 予圧縮を受けたマグネシウム合金板の引張変形特性に及ぼす双晶の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 浜孝之，畠山真一，鈴木智貴，内田壮平，藤本仁，宅田裕彦
  • 学会等名: 日本塑性加工学会平成28年度塑性加工春季講演会
  • 発表場所: 京都工芸繊維大学（京都市）
  • 年月日: 2016-05-20
• [学会発表] 純チタン板におけるスプリングバックの時間依存性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 浜孝之，堺勇行，藤崎悠介，藤本仁，宅田裕彦
  • 学会等名: 日本塑性加工学会平成28年度塑性加工春季講演会
  • 発表場所: 京都工芸繊維大学（京都市）
  • 年月日: 2016-05-20
• [学会発表] 結晶塑性解析による体心立方金属の変形挙動予測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 浜孝之，小嶋慶典，久保雅寛，常見祐介，藤本仁，宅田裕彦
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第171回春季講演大会
  • 発表場所: 東京理科大学 葛飾キャンパス（東京都葛飾区）
  • 年月日: 2016-03-23
• [学会発表] In-situ observation of microstructure variations under biaxial tensile state of steel sheets (2016)
  • 著者名/発表者名: Kubo, M., Yohida, H., Uenishi, A., Nakazawa, Y., Hama, T., and Takuda, H.
  • 学会等名: International symposium of Plasticity 2016
  • 発表場所: Big Iland市，アメリカ合衆国
  • 年月日: 2016-01-03
  • 国際学会
• [学会発表] マグネシウム合金圧延板における双晶活動の板厚ひずみに及ぼす影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 浜孝之、鈴木智貴、内田壮平、田中努、藤本仁、宅田裕彦
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2015材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 慶應義塾大学 矢上キャンパス（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2015-11-21
• [学会発表] 純チタン板のスプリングバックに及ぼすひずみ速度の影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 浜孝之、藤崎悠介、口ノ町陽太、藤本仁、宅田裕彦
  • 学会等名: 日本塑性加工学会第66回塑性加工連合講演会
  • 発表場所: いわき市文化センター（福島県いわき市）
  • 年月日: 2015-10-29
• [学会発表] 予圧縮を受けたマグネシウム合金板におけるひずみ挙動に関する結晶塑性解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 浜孝之、宅田裕彦
  • 学会等名: 日本塑性加工学会第66回塑性加工連合講演会
  • 発表場所: いわき市文化センター（福島県いわき市）
  • 年月日: 2015-10-29
• [学会発表] 反転負荷を受けるマグネシウム合金圧延板におけるひずみ挙動 (2015)
  • 著者名/発表者名: 浜孝之、鈴木智貴、浦谷政翔、内田壮平、田中努、藤本仁、宅田裕彦
  • 学会等名: 日本塑性加工学会第66回塑性加工連合講演会
  • 発表場所: いわき市文化センター（福島県いわき市）
  • 年月日: 2015-10-29
• [学会発表] 結晶塑性FEMによる非比例負荷時の弾塑性変形挙動解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 浜孝之
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会 鉄鋼インフォマティクス研究会、小型中性子源による鉄鋼組織解析法研究会ジョイントシンポジウム
  • 発表場所: 九州大学 伊都キャンパス（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2015-09-16
  • 招待講演
• [学会発表] 種々の金属板における除荷時の変形特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 浜孝之，口ノ町陽太，藤本仁，宅田裕彦
  • 学会等名: 日本塑性加工学会平成27年度塑性加工春季講演会
  • 発表場所: 慶應義塾大学 矢上キャンパス（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2015-06-06
• [学会発表] Deformation behavior during two-stage loading in a Magnesium alloy sheet (2015)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Hama, and Hirohiko Takuda
  • 学会等名: International symposium on Plasticity 2015
  • 発表場所: ジャマイカ，モンテゴベイ
  • 年月日: 2015-01-04 – 2015-01-09
  • 招待講演
• [学会発表] マグネシウム合金圧延板の交差効果に関する結晶塑性有限要素解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 浜孝之，浦谷政翔，田中悠貴，田中努，西村崇，藤本仁，宅田裕彦
  • 学会等名: 第65回塑性加工連合講演会
  • 発表場所: 岡山市
  • 年月日: 2014-10-11 – 2014-10-13
• [学会発表] 結晶塑性有限要素法によるマグネシウム合金板の変形解析に及ぼす潜在硬化の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 浜孝之，宅田裕彦
  • 学会等名: 第65回塑性加工連合講演会
  • 発表場所: 岡山市
  • 年月日: 2014-10-11 – 2014-10-13
• [学会発表] 種々の負荷経路における純チタン板の変形挙動 (2014)
  • 著者名/発表者名: 浜孝之，小吹晃弘，長尾洋孝，田中努，西村崇，藤本仁，宅田裕彦
  • 学会等名: 第65回塑性加工連合講演会
  • 発表場所: 岡山市
  • 年月日: 2014-10-11 – 2014-10-13
• [学会発表] 反転負荷を受ける純チタン板における双晶活動 (2014)
  • 著者名/発表者名: 浜孝之，長尾洋孝，小吹晃弘，田中努，西村崇，藤本仁，宅田裕彦
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2014材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 福島市
  • 年月日: 2014-07-19 – 2014-07-21
• [学会発表] 圧縮予ひずみを受けたマグネシウム合金圧延板の変形挙動 (2014)
  • 著者名/発表者名: 浜孝之，田中悠貴，浦谷政翔，田中努，西村崇，藤本仁，宅田裕彦
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2014材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 福島市
  • 年月日: 2014-07-19 – 2014-07-21
• [学会発表] 圧縮予ひずみを受けるマグネシウム合金圧延板における交差効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 浜孝之，浦谷政翔，田中悠貴，田中努，西村崇，藤本仁，宅田裕彦
  • 学会等名: 平成26年度塑性加工春季講演会
  • 発表場所: つくば市
  • 年月日: 2014-06-06 – 2014-06-08