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2020 年度 実績報告書

球体高速衝突試験による材料の温度・ひずみ速度依存性評価手法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 19K14846
研究機関東京理科大学

研究代表者

伊藤 潔洋  東京理科大学, 工学部機械工学科, 助教 (10778210)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワードひずみ速度依存性 / 温度依存性 / 材料定数 / 球体衝突 / 圧痕
研究実績の概要

本研究課題では,ひずみ速度と温度依存性が考慮された構成式中の材料定数について,球体衝突試験によって簡便に評価する手法を確立することを目的としている.最終年度においては,前年度で構築した球体衝突に基づくひずみ速度依存性推定手法を改良し,異なる衝突速度で形成された2つの圧痕寸法からひずみ速度依存性を推定する独創的手法を考案した.従来手法では,ひずみ速度依存性を推定するために別途準静的引張試験を行い,降伏応力や加工硬化係数などの材料定数を同定しなければならなかった.新たに考案した手法は,準静的引張試験を必要としない極めて簡便な手法である.有限要素法による球体衝突解析を行い,本手法によりひずみ速度依存性を高精度に推定できることを示した.
さらに,本手法を応用することで,異なる温度下で形成した2つの圧痕寸法から温度依存性を推定する手法を開発した.有限要素法による球体衝突解析を行い,本手法により,温度,材料,衝突速度,球体直径によらず温度依存性を高精度に推定できることを示した.前年度で開発した球体高速衝突試験装置を用い,純銅,純アルミニウム,低炭素鋼,ステンレス鋼に対して室温ならびに高温下で球体衝突試験を行い,得られた圧痕から温度依存性を推定した.また,低炭素鋼およびステンレス鋼に対し,室温ならびに高温下で準静的引張試験を行うことで温度依存性を評価した.これらを比較した結果,両者は概ね一致したものの,一部の材料についてはひずみ速度の違いに起因した差が認められた.
本ひずみ速度依存性および温度依存性推定手法の確立のためには,同一ひずみ速度下での試験と比較することによりその精度をさらに検証していく必要がある.

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件)

  • [雑誌論文] 圧痕寸法差に基づく広範囲のひずみ速度下における流動応力の温度依存性推定手法の提案2021

    • 著者名/発表者名
      伊藤潔洋, 荒井正行
    • 雑誌名

      材料

      巻: - ページ: -

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Simple estimation method for strain rate sensitivity based on the difference between the indentation sizes formed by spherical-shaped impactors2021

    • 著者名/発表者名
      Kiyohiro Ito, Masayuki Arai
    • 雑誌名

      International Journal of Mechanical Sciences

      巻: 189 ページ: 106007

    • DOI

      10.1016/j.ijmecsci.2020.106007

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effectiveness of prediction method of indentation size formed by high-velocity impingement of a solid sphere2020

    • 著者名/発表者名
      Kiyohiro Ito, Masayuki Arai
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings

      巻: 2309 ページ: 020047

    • DOI

      10.1063/5.0034344

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 球体高速衝突試験に基づく材料のひずみ速度依存性推定手法の開発2020

    • 著者名/発表者名
      伊藤潔洋, 村松寿和, 荒井正行
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 86 ページ: 20-00060

    • DOI

      10.1299/transjsme.20-00060

    • 査読あり / オープンアクセス

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公開日: 2021-12-27  

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