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2016 年度 実績報告書

金属組織学と連続体力学の連携を目指した構成モデル研究

研究課題

研究課題/領域番号 15K18205
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

渡邊 育夢  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 主任研究員 (20535992)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワード結晶塑性論 / 金属組織学 / 非線形計算力学 / 連続体力学 / 有限要素解析
研究実績の概要

最終年度はまず双晶変形の構成モデルの定式化・実装に取り組んだ。双晶変形の構成モデルは結晶塑性構成モデルやマルテンサイト変態の構成モデルと同様に,結晶学的に規定される変形モードを定式化すれば良く,立方晶に関しては比較的単純である。ここで,結晶塑性構成モデルですでに実施済みの非弾性変形モードに対するエネルギー式の記述を行った。また,各変形モード間の相互作用を結晶塑性構成モデルの方法論にならい変形モード内および変形モード間のパラメータとして定義した。
上記のような結晶塑性学的に規定される構成モデルは,すべり系のような単一の変形モードに対して降伏関数をひとつ定義する形式であり,計算負荷が高い上に解の唯一性がなく不安定となる。そこで本研究では結晶すべり・マルテンサイト変態・双晶変形の各変形モードに対して等方塑性モデルに基づき降伏関数を定義し,相互作用を表現する粗視化した構成モデルの定式化を行い,商用ソフトウェアへの実装に取り掛かった。
以上のように,本研究では金属組織学と連続体力学の橋渡しとなる数理モデルの開発に取り組み,結晶すべり・マルテンサイト変態・双晶変形の金属材料における主要な変形モードを統合して扱うことのできる有限ひずみ弾塑性構成モデルを開発した。エネルギー原理に基づく構成モデルの定式化を採用し,エネルギーを変数とする記述を行い,熱力学データベースとの連携のための基盤を構築した。また,開発モデルの商用有限要素解析ソフトウェアへの実装に取り組み,一部は計算可能である。

  • 研究成果

    (25件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 5件、 招待講演 9件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] Northwestern University/Fermilab/University of Pittsburgh(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Northwestern University/Fermilab/University of Pittsburgh
    • 他の機関数
      2
  • [国際共同研究] Swansea University/University of Manchester(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      Swansea University/University of Manchester
  • [国際共同研究] Delft University of Technology(オランダ)

    • 国名
      オランダ
    • 外国機関名
      Delft University of Technology
  • [雑誌論文] 界面の微視的組織・力学解析とマクロ特性予測2017

    • 著者名/発表者名
      大村孝仁, 原徹, 渡邊育夢
    • 雑誌名

      金属

      巻: 87 ページ: 37-44

  • [雑誌論文] One dimensional EFIT modeling and experimental validation of dynamic interfacial bonding2017

    • 著者名/発表者名
      Asriana IBRAHIM, K. Nakahata, H. Yamawaki, Ikumu Watanabe
    • 雑誌名

      MECHANICAL ENGINEERING LETTERS

      巻: 3 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1299/mel.16-00605

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Three-Dimensionally Gradient and Periodic Harmonic Structure for High Performance Advanced Structural Materials2016

    • 著者名/発表者名
      Sanjay Kumar Vajpai, H. Yu, M. Ota, Ikumu Watanabe, G. Dirras, K. Ameyama
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 57 ページ: 1424-1432

    • DOI

      10.2320/matertrans.MH201509

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Multiscale characterization of a polycrystalline aggregate subjected to severe plastic deformation with the finite element method2016

    • 著者名/発表者名
      Ikumu Watanabe, D. Setoyama
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 57 ページ: 1404-1410

    • DOI

      10.2320/matertrans.MH201514

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Numerical Estimation of Frictional Effects in Equal Channel Angular Extrusion2016

    • 著者名/発表者名
      Vinicius Aguiar de Souza, Ikumu Watanabe, A. Yanagida
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 57 ページ: 1399-1403

    • DOI

      10.2320/matertrans.MH201513

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Computer Aided Material Development using text mining2017

    • 著者名/発表者名
      Ikumu Watanabe, T. Onishi and T. Kadohira
    • 学会等名
      NU/NIMS Materials Genome Workshop
    • 発表場所
      Northwestern University, USA
    • 年月日
      2017-03-28
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 構造材料のマルチスケールモデリング2017

    • 著者名/発表者名
      渡邊育夢
    • 学会等名
      日立金属冶金研究所セミナー
    • 発表場所
      日立金属冶金研究所(島根,安来)
    • 年月日
      2017-02-02
    • 招待講演
  • [学会発表] Scale-coupling approaches using finite element analysis of microstructure in structural materials2017

    • 著者名/発表者名
      Ikumu Watanabe
    • 学会等名
      International Symposium on Plasticity Damage and Fracture
    • 発表場所
      Puerto Vallarta, Mexico
    • 年月日
      2017-01-03 – 2017-01-09
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Study of Strengthening Effect of Microscopic Morphology using Finite Element Analysis of Periodic Microstructure2016

    • 著者名/発表者名
      Ikumu Watanabe, Y. Han, K. Ameyama, D. Setoyama, N. Iwata
    • 学会等名
      13th Asia-Pacific Symposium on Engineering Plasticity
    • 発表場所
      Higashi Hiroshima Arts & Culture Hall Kurara, Higashi-Hiroshima, Hiroshima, Japan
    • 年月日
      2016-12-04 – 2016-12-08
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Characteristics of Stabilized Soil2016

    • 著者名/発表者名
      Santosh Shrestha, Ikumu Watanabe
    • 学会等名
      Int. Conf.on GIS & Geoinformation Zoning for Disaster Mitigation
    • 発表場所
      Katmandu, Nepal
    • 年月日
      2016-11-28 – 2016-11-29
    • 国際学会
  • [学会発表] 金属材料組織と変形・強化機構を関連付ける数理モデルの開発2016

    • 著者名/発表者名
      渡邊育夢
    • 学会等名
      SIP「革新的構造材料」マテリアルズインテグレーション シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学駒場キャンパス (東京)
    • 年月日
      2016-11-01 – 2016-11-02
    • 招待講演
  • [学会発表] Modeling of dynamic behavior of interfacial bonding using EFIT and its experimental validation2016

    • 著者名/発表者名
      Asriana Ibrahim, K. Nakahata, H. Yamawaki, Ikumu Watanabe
    • 学会等名
      NIMS WEEK 2016
    • 発表場所
      Tokyo international forum, Tokyo, Japan
    • 年月日
      2016-10-20 – 2016-10-21
  • [学会発表] Causal Relation Extraction from Natural Language Texts for Material Development2016

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Onishi, T. Kadohira, Ikumu Watanabe
    • 学会等名
      NIMS WEEK 2016
    • 発表場所
      Tokyo international forum, Tokyo, Japan
    • 年月日
      2016-10-20 – 2016-10-21
  • [学会発表] Investigation of the influence of elemental distribution in Ti-12Mo alloy on its mechanical properties by nanoindentation test2016

    • 著者名/発表者名
      Jovana Ruzic, Ikumu Watanabe, S. Emura
    • 学会等名
      NIMS WEEK 2016
    • 発表場所
      Tokyo international forum, Tokyo, Japan
    • 年月日
      2016-10-20 – 2016-10-21
  • [学会発表] Maximization of strengthening effect of microscopic morphology in duplex metals2016

    • 著者名/発表者名
      Ikumu Watanabe, G. Nakamura, K. Yuge
    • 学会等名
      Pacific Rim Inter. Conf. on Advanced Materials & Processing
    • 発表場所
      Kyoto international conference center, Kyoto, Japan
    • 年月日
      2016-08-01 – 2016-08-05
    • 国際学会
  • [学会発表] 材料組織の有限要素解析による応力-ひずみ関係評価2016

    • 著者名/発表者名
      渡邊育夢
    • 学会等名
      鉄鋼インフォマティクス研究会
    • 発表場所
      キャンパスイノベーションセンター東京 (東京)
    • 年月日
      2016-07-07
    • 招待講演
  • [学会発表] Finite element modeling of microstructure as an interface between deformation mechanisms and bulk properties2016

    • 著者名/発表者名
      I. Watanabe
    • 学会等名
      3mE seminar
    • 発表場所
      Delft University of Technology, Holland
    • 年月日
      2016-06-14
    • 招待講演
  • [学会発表] Multi-scale finite element modeling in structural materials2016

    • 著者名/発表者名
      I. Watanabe
    • 学会等名
      ZCCE seminar
    • 発表場所
      Swansea University, Wales, UK
    • 年月日
      2016-06-10
    • 招待講演
  • [学会発表] 自己治癒材料の計測三次元画像ベース有限要素解析2016

    • 著者名/発表者名
      渡邊育夢, 長田俊郎, 鴨田 紀一, Bidhar Sujit Kumar
    • 学会等名
      計算工学講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ (新潟)
    • 年月日
      2016-05-31 – 2016-06-02
    • 招待講演
  • [備考] Ikumu Watanabe @ NIMS

    • URL

      http://www.nims.go.jp/personal/ikumu/

  • [備考] 構造材料研究拠点 輸送機材料分野 高強度材料グループ

    • URL

      http://www.nims.go.jp/group/sdg/

  • [備考] 筑波大学大学院 数理物質科学研究科 物質・材料工学専攻

    • URL

      http://www.nims.go.jp/graduate/

URL: 

公開日: 2018-01-16   更新日: 2022-02-16  

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