| 研究概要 |
金属材料の微視組織や微視構造は,巨視的な変形挙動や力学特性に大きく影響することから,近年それらの影響を考慮したマルチ-スケールな解析手法の開発が進められている.加工や熱処理中に生じる相変態や再結晶のモデル化は従来から進められているが,それに対応した応力/変形解析はまだ十分には行われていない.そこで本研究では,凝固過程や熱処理過程中に生じる微視組織変化に動的に連成した力学解析モデルの構築を行うことを目的としている.前年度には,温度変化に伴う相変態を対象とし,温度,相および応力/ひずみを連成したフェーズフィールドモデルを用い,デンドライトなどの凝固組織内部の応力分布を示すとともに,相変態の応力依存性,および結晶粒界挙動のモデル化を進めた.本年度は引き続き,フェーズフィールドモデルを用いた凝固組織形成過程における力学解析プログラムの改良を進め,特に,合金系への拡張を行った.これによって,局所的な組成変化と相変態および応力変化のシミュレーションが可能となり,その計算例として,一方向凝固過程におけるセル状組織形成過程のシミュレーションを行った.その結果,セル状組織内の複雑な応力分布が再現できることを示すとともに,微視組織形態の変化に伴って動的に変化する応力分布の様子を明らかにした.また,相変態の応力依存性のほか,材料特性の組成依存性も考慮し,微視組織変化と応力および材料特性の連成を考慮した解析が可能であることを示した.これによって,今後,工学的な微視組織予測や微視組織制御に適用可能な計算機シミュレーション手法の基礎が構築された.
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