| 研究概要 |
本研究では弾/結晶粘塑性有限要素法に基づくコンピュータシミュレーションおよび原子間力顕微鏡・X線結晶構造解析装置による結晶微視構造特性解明のための実験/解析融合手法を開発することで,超成形能を有する軽量合金板材料の創成設計を目指している.本年度は,アルミニウム,銅および鉄の板材料を研究対象とし,材料の組成と製造加工プロセスの相違によって,結晶格子構造,結晶方位および結晶粒という結晶形態,さらには加工に伴う硬化・軟化による強度にどのような影響が生じるかを記述できるコンピュータシミュレーションプログラムの開発を行った.ここでは,特に一次加工によって得られたアルミニウム板材料が持つ結晶方位分布および結晶粒形状に着目して,この結晶方位分布・結晶粒径と成形能との関係を解析および実験の両面から検討した.実験では板材の単軸引張り試験を行い,結晶方位分布の変化をX線回折解析装置によって計測し,ひずみの局所集中化と結晶方位の回転について調べた.さらに,粒径の相違による強度および局所くびれ発生への影響について調べた.さらに,硬化・軟化発展方程式の提案を行い,実験との比較から本研究で提案する弾/結晶塑性構成式による有限要素解析手法の妥当性の検討を行った.本年度は,ボロノイ多面体近似を用いた材料モデルを完成させ,定量的な塑性不安定発生の予測を行った.本年度は,さらに,超微小硬度計における超微小圧子押し込みによって,結晶粒単位の材料特性を弾/結晶粘塑性有限要素法によって求め,実験との比較によって結晶塑性構成式の妥当性を検討した.今後,本有限要素法を用いた解析によって超成形能板材の創成のための基礎的な知見が得られるものと考える.
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