不均一変形の力学モデリングプロセスの確立と変形集中を低減する材料の開発

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K03844
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分18010:材料力学および機械材料関連
• 研究機関: 大阪市立大学
• 研究代表者: 内田 真 大阪市立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (90432624)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 不均一変形 / 不均質構造 / DIC / FEM / 均質化法 / ひずみこう配 / 非局所

研究成果の概要

工業材料は微視的には不均質な構造を有しており，巨視構造と微視構造の寸法比が1に近づくと両スケールの不均一変形が干渉して寸法効果が生じる．本研究では材料に生じる不均一変形を定量化し，それを直接モデル化するプロセスを構築する．これにより，変形集中を抑制する材料の開発に貢献することを目指す．
曲線状のゲージ部を有する多結晶試験片を用いた引張試験を実験および解析から評価し，微視及び巨視的不均一変形の相互作用について考察した．一連の研究成果から，材料の微視的不均一変形を有限領域の塑性コンプライアンスこう配と応力場を用いて記述することで不均一変形の寸法効果を評価できることを見出した．

自由記述の分野

固体力学

研究成果の学術的意義や社会的意義

材料の損傷の前駆現象である変形集中を抑制することは工業製品の安全性を高める上で極めて効果的である．有限要素法を用いれば，材料の応力ひずみ関係から連続体スケールの不均一変形を予測することが可能になるが，製品寸法が微小になるほど，材料の微視構造が製品の変形状態に影響することによって予測精度が低下する．本研究では，そのような材料の微視構造が誘発する不均一変形を実験から定量化し，それを予測可能なモデルを提案した．本研究により鰓得た一連の成果は，材料の不均一変形の予測精度を改善するとともに，変形集中抑制を実現可能な材料開発に貢献するものと確信している．