| 研究概要 |
材料の不均質性の評価は,その微視的変形の非一様性のみならず損傷の蓄積や破壊起点の観点からも重要な課題である.本研究では,エシェルビー応力の理論に立脚して,材料不均質性を正準化した連続体力学における不均質力に対応づけて議論し,微視的な不均質性と巨視的な力学応答の関係を検討する.特に実験的な検討にあたっては,微視的な不均質性がより明瞭に表われる箔材料の力学特性と多結晶体の変形・損傷に的を絞って検証する.当該年度に得られた成果は以下のとおりである.
(1)箔材料の変形と硬さ特性:圧延および電解によって作成された箔材料について,単純な引張り特性と硬さを実験的に求めた.箔の作成方法によって微視的な結晶の構成はまったく異なっており,電解銅箔ではバルク材に比べて硬さが2倍程度大きいことがわかった.これは厚さ方向に針状の結晶構造を持っているためであると考えられる.今後,超微小硬度計によって得られた硬さ特性に基づいて溝成関係を推定する必要がある.
(2)多結晶体の直接シミュレーション:計算幾何学の手法を用いて多結晶体を直接的に模擬し,単純な変形経路におけるエシェルビー応力や不均質力を数値的に評価した.その結果,応力やひずみの集中は粒界三重点近傍に現れるものの,不均質力との相関はほとんど見られないことがわかった.不均質力の駆動力として周囲とのミスフィットや角点の影響が大きいものと推察している.さらに今後は,結晶の損傷やき裂発生との関連をモデル化する必要がある.
(3)不均質材料のモデル化:上記(2)で開発した多結晶体のモデルを応用して,ランダムな内部構造・気孔を持つ材料の巨視的な力学特性を予測する手法を検討した.その結果,従来の理論予測および実験結果の範囲内の特性が得られ,モデルの妥当性を示すことができた.今後は,さらに多結晶体のモデル化と統計的予測に重点をおいて検証を進める必要がある.
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