| 研究課題/領域番号 |
17K19083
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
野上 修平 東北大学, 工学研究科, 准教授 (00431528)
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| 研究分担者 |
芹澤 久 大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (20294134)
安堂 正己 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 六ヶ所核融合研究所 核融合炉材料研究開発部, 主幹研究員(定常) (30370349)
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| 研究期間 (年度) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| キーワード | 粒子法 / 微視強度解析 / き裂発生 / シミュレーション |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、微視強度計測技術による実験的アプローチと、き裂発生シミュレーションに適した粒子法を融合させることにより、き裂発生の予測とそのモデル化を目的とした。今年度は、基幹技術である微視強度解析技術によるき裂発生試験と粒子法によるき裂発生シミュレーションの手法構築に向けた取り組みを昨年度に引き続き推進した。
まず、微視強度解析技術によるき裂発生試験として、収束イオンビーム装置により試験部断面の一辺が1マイクロメートルの試験片を製作し、同装置内において引張試験を実施した。対象材料は、焼戻しマルテンサイト鋼とオーステナイトステンレス鋼とした。解析の結果、試験部に含まれる欠陥の数密度や大きさなどにより、マクロ試験とは異なる応力-ひずみ関係が現れ、試験片サイズ効果が示唆された。また、き裂発生に対しては、塑性拘束や切り欠き効果などにより応力が想定より高くなる現象が現れた。よって、微視強度解析技術については、基本的な技術の確立と、その適用限界については見いだせたものの、粒子法の入力データとして適当な定量性あるデータを得るまでには至らなかった。
次に、粒子法によるき裂発生シミュレーションについては、粒子の質量、慣性モーメント、半径、結合パラメータとしての減衰係数、ばね係数、転がり摩擦係数、影響半径などとその組み合わせを調整し、き裂発生のシミュレーションのための計算を実施した。しかし、実在の材料物性値に近い条件の入力パラメータの組み合わせでは、当該部でのき裂発生を模したシミュレーションには至らなかった。
以上のように、微視強度計測技術においては実際に即した応力-ひずみ関係などの材料特性を得ることが、粒子法においては実際に即した現象を模擬する計算手法を構築することが、研究期間内で達成できなかった。いずれも、基盤となる技術は構築できたため、当初の研究目標の達成のため、引き続き研究を推進する計画である。
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