| 研究課題/領域番号 |
17H03489
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
堤 成一郎 大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (70344702)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 疲労 / 塑性 / 結晶 / 溶接 / HAZ / き裂 / 寿命 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、これまでに提案した「繰返し（マクロ）弾塑性理論」および「変態を考慮した（メゾ）結晶塑性解析」を連成させることにより、各種構造用鋼材の疲労き裂の発生から伝播までの一連のメカニズムを解明し、溶接熱影響部を含む構造体の疲労き裂発生から伝播までの寿命を定量的に評価可能なシステムの確立を目指して研究を行っており、これまでにそのプロトタイプを完成させた。
具体的には、巨視的弾性繰返し応力試験（応力－ひずみ曲線取得、き裂観測）中に、DIC（デジタル画像相関法）を用いて、材料の表面におけるひずみ分布およびき裂形状に関する精密な基礎データを取得した。また、溶接に伴う熱影響を再現した試料に対しても同様な試験を実施し、基礎的な材料特性を取得した。加えて、数種の応力振幅および平均応力下、過大荷重の影響を把握するための実験も行った。
次に、上で得られた様々な応力振幅下の応力－ひずみ曲線を再現可能な弾塑性・材料構成式の構築を目的として、これまでに提案されていたモデルを拡張した。
このモデルは、申請者らが開発した接線塑性・弾塑性構成式をベースとして、巨視的弾性状態の繰返し挙動である、疲労現象へ適用できるように拡張された世界で唯一のモデルである。また、新たに開発した結晶塑性解析技術により，メゾ・ミクロな変形挙動とマクロな繰返し応答特性の関係など、そのメカニズムの解明に関しても検討を進めた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
これまでに、「繰返し（マクロ）弾塑性理論」および「変態を考慮した（メゾ）結晶塑性解析」を連成させる評価システムのプロトタイプを完成させている。
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| 今後の研究の推進方策 |
所属研究室現有の試験機を用いて、供試材の疲労き裂発生に関する各種データを取得する。合わせて、DIC、高性能サーモグラフィおよびCCDカメラを用いて、繰返し回数とダメージ蓄積量の関係に対する応力比、平均応力、過大荷重の影響など、微小部計測用・電磁式疲労・耐久試験システムを用いた基礎データも合わせて取得する。
次に、実験により得られた応力－ひずみおよびダメージ関係を再現可能な結晶塑性モデルの完成を目指す。また、溶接熱影響部の変形挙動に影響を与える変態塑性挙動を考慮し得るようにモデルを拡張し、ハイブリッドFE解析プログラムのプロトタイプ完成を目指す。
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