| 研究概要 |
近年,環境負荷低減のため自動車産業では車両の軽量化が進められている.しかしながら,自動車の場合,事故時の衝突安全性を維持あるいは向上させながら軽量化を行う必要があるため,衝撃吸収性に優れた軽量構造部材の製造が必要である.そこで本研究では,発泡アルミニウム材を内挿した構造部材を作製する生産技術の開発を目的とする.本年度は発泡剤を含むアルミニウム合金の発泡特性を調べるとともに,既製の発泡アルミニウム材を用いて圧縮試験を行い,有限要素法シミュレーションのための基礎式を決定した.以下に主な結果を示す.
1.アルミニウムの発泡実験
アルミニウム合金粉末に水素化チタン粉末(発泡剤)を1wt%混合して圧粉,熱間押出しにより円柱試験片を作成し,炉内加熱により温度と発泡挙動,相対密度の関係を調べた.その結果,アルミニウム合金材料は固相線温度付近で膨張が始まり,液相線温度以上において急激に発泡するが、温度が高くなりすぎると自重により収縮することがわかった.最小の相対密度が得られる温度域は液相線温度から約20℃高い温度域であった.また,加熱ダイスを用いて連続的にアルミニウムを発泡させる装置を作成した.
2.発泡アルミニウム材の降伏条件
発泡アルミニウムの変形について有限要素法によるシミュレーションを行うために,多孔質体の力学を基にした発泡アルミニウムの降伏条件式および構成則を提案した.そして既製の発泡アルミニウム材の圧縮試験結果から発泡アルミニウム材の相対密度と塑性ポアソン比の関係を求め,降伏条件式を決定した.有限要素法シミュレータを開発し,圧縮変形の計算を行った結果,実験による荷重変位曲線と良い一致を示した.
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