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2020 年度 実績報告書

金属板材せん断部の微視組織情報とFEM解析による2次破壊機構の究明

研究課題

研究課題/領域番号 18H01757
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

高村 正人  国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 上級研究員 (00525595)

研究分担者 松野 崇  鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (30781687)
浜 孝之  京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (10386633)
箱山 智之  岐阜大学, 工学部, 助教 (20799720)
北條 智彦  東北大学, 金属材料研究所, 助教 (50442463)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード高張力鋼板 / せん断加工 / 残留応力 / 遅れ破壊 / 陰極チャージ / 中性子回折 / 小型中性子源 / 飛行時間法
研究実績の概要

高張力鋼板を用いて、打抜き破面性状が破面の2次的な破壊に及ぼす影響を調査する実験を進めた。供試材には1180MPa級の冷延鋼板JSC1180Y(1.2 mm厚)を用いた。面内曲げに用いる試験片として、中央部にせん断加工によって設けた切り欠きを有しており、この切り欠きが曲げ外となるように曲げが加えられる構造となっている。昨年度まで打ち抜き条件として、クリアランスを10%t(板厚の10%を意味する)を採用してきたが、今年度はこれに加えて2%t、15%tの条件を追加した。
遅れ破壊の評価には、これまで使用してきた曲げ試験機を用いた。本試験機は、チオシアン酸アンモニウム水溶液中で陰極チャージをしながら同時に面内曲げ負荷を行うものとな
る。24時間を上限とし、遅れ破壊が生じた時間と曲げ負荷による応力増分値を評価した。
その結果、2%tにおいては、他の条件よりも高い遅れ破壊耐性を示した。これは、せん断切り口における残留応力が他の条件よりも小さいことと関連が深いと思われる。それに対して15%tの条件では最も大きい残留応力が計測されたが、遅れ破壊を生じる錘負荷条件と浸漬時間の関係においては、10%tと15%tではほぼ同等の遅れ破壊耐性を示した。
一方、打ち抜き破面における残留応力の変化を多軸応力状態に対してラボで測定するために、理研小型中性子源RANSによる回折測定手法の開発に取り組んだ。小型中性子源では、ビーム強度と波長分解能において大型施設に比べて劣るため、飛行時間法による計測可能な応力の分解能が十分ではなかったが、本研究では、中性子減速材の最適化によるエネルギー分解能の向上に取り組み、最適な減速材の構造と寸法についての知見が得られた。これにより、中性子ビームの高い透過能を生かしたラボレベルでの多軸応力測定実現の可能性が示唆された。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 小型加速器中性子源RANSを使用した鋼材特性の分析技術開発―ものづくり現場で中性子線を使った材料分析が可能に―2021

    • 著者名/発表者名
      徐平光,高村正人,岩本ちひろ,箱山智之,大竹淑恵,鈴木裕士
    • 雑誌名

      ISOTOPE NEWS

      巻: 774 ページ: 7-10

  • [学会発表] 自動車用次世代高強度鋼製部材に向けた応力測定と数値シミュレーションの複合的解析2021

    • 著者名/発表者名
      松野崇
    • 学会等名
      理研セミナー 中性子シリーズ第47回
    • 招待講演
  • [学会発表] In-House Texture Measurement using RIKEN Accelerator-Driven Compact Neutron Source2021

    • 著者名/発表者名
      Pingguang XU, Masato TAKAMURA, Yoshimasa IKEDA, Ryu KAKUTA, Chihiro IWAMOTO, Tomoyuki HAKOYAMA, Yoshie OTAKE, and Hiroshi SUZUKI
    • 学会等名
      19th International Conference on Textures of Materials (ICOTOM-19)
    • 国際学会
  • [学会発表] 小型中性子源を用いた角度分散法中性子回折による高分解能残留応力測定法の開発2020

    • 著者名/発表者名
      岩本ちひろ,池田義雅,高村正人,箱山智之,鈴木裕士,徐平光
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会 第179回春季講演大会
  • [学会発表] 陰極チャージ材面内曲げ試験によるせん断加工部の遅れ破壊耐性評価2020

    • 著者名/発表者名
      藤井貴浩,松野崇,北條智彦,浜孝之,高村正人
    • 学会等名
      第71回塑性加工連合講演会
  • [備考] RANS - 理研の小型中性子源システム

    • URL

      http://rans.riken.jp/

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公開日: 2021-12-27  

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