ミスオリエンテーション理論に基づく新規Ａｌ合金板材創製のためのプロセスメタラジー

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23560106
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機械材料・材料力学
• 研究機関: 大阪工業大学
• 研究代表者: 倉前 宏行 大阪工業大学, 工学部, 准教授 (90298802)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 有限要素法 / マルチスケール解析 / プロセスメタラジー / 結晶成長 / アルミニウム合金 / 成形性 / 塑性加工 / 計算力学

研究概要

アルミニウム合金板材の成形性向上を目的として，結晶集合組織制御のための板材創製プロセス条件最適化を行った．ミスオリエンテーション理論に基づくマルチスケール有限要素解析手法を開発し，微視結晶形態に起因する板材の塑性異方性と塑性変形誘起の微視集合組織発展を解析した．ランクフォード値（r値）向上と面内異方性低下を目指し，2段圧延の最適パラメータを求めた．その結果，従来のA6022-T43板材に比べr値が1.6倍向上し，面内異方性は1.78倍減少することが確認された．曲げ加工性についても，圧延条件および熱処理時間の最適化を行い，高曲げ加工性かつ低スプリングバック性の材料創製が可能であることを示した．

研究成果

• [雑誌論文] Process Metallurgy Analyses to Design a High-Bendability and High-Springback Property Sheet by Using Two-Scale Finite Element Method (2014)
  • 著者名/発表者名: Eiji Nakamachi, Takeshi Honda, Hiroyuki Kuramae, Yusuke Morita and Hideo Morimoto
  • 雑誌名: International Journal of Mechanical Sciences 巻: (掲載決定)(印刷中)
  • DOI: 10.1016/j.ijmecsci.2014.06.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] 塑性加工解析に必要なFEM③結晶塑性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 倉前宏行,仲町英治
  • 雑誌名: 塑性と加工 巻: 第55巻,第640号 ページ: 416-420
  • DOI: 10.9773/sosei.55.416
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高成形能Al合金板材創製のための多段圧延工程・微視結晶最適設計 (2014)
  • 著者名/発表者名: 倉前宏行
  • 雑誌名: 天田財団FORM TECH REVIEW 2013 巻: vol.23, No. 1 ページ: 45-50
  • URL: https://www.amada-f.or.jp/r_report/ftr/2013/2013-0202.pdf
• [雑誌論文] Two-scale Finite Element Analysis for Bendability and Springback Evaluation based on Crystallographic Homogenization Method (2014)
  • 著者名/発表者名: Eiji Nakamachi, Takeshi Honda, Hiroyuki Kuramae, Yusuke Morita, Tomiso Ohata and Hideo Morimoto
  • 雑誌名: International Journal of Mechanical Sciences 巻: vol.80 ページ: 109-121
  • DOI: 10.1016/j.ijmecsci.2014.01.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] 結晶塑性有限要素解析手法とその適用事例 (2013)
  • 著者名/発表者名: 森本秀夫,坂本英俊,倉前宏行,仲町英治
  • 雑誌名: 塑性と加工 巻: 第54巻,第625号 ページ: 132-136
  • DOI: 10.9773/sosei.54.132
  • 査読あり
• [雑誌論文] 3次元EBSD計測モデルに基づく結晶均質化有限要素解析による圧電セラミックス材料の特性評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 倉前宏行,上辻靖智
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集(A編) 巻: 79巻801号 ページ: 633-643
  • DOI: 10.1299/kikaia.79.633
  • 査読あり
• [雑誌論文] Process Crystallographic Simulation for Biocompatible Piezoelectric Material Design and Generation (2013)
  • 著者名/発表者名: Eiji Nakamachi, Yasutomo Uetsuji, Hiroyuki Kuramae, Kazuyoshi Tsuchiya and Hwisim Hwang
  • 雑誌名: Archives of Computational Methods in Engineering 巻: vol.20, Isuue 2 ページ: 155-183
  • DOI: 10.1007/s11831-013-9084-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron Backscatter Diffraction Crystal Morphology Analysis and Multiscale Simulation of Piezoelectric Materials (2013)
  • 著者名/発表者名: Yasutomo Uetsuji, Hiroyuki Kuramae, Kazuyoshi Tsuchiya and Marc Kamlah
  • 雑誌名: International Journal of Computational Methods and Experimental Measurements 巻: vol.1, No. 2 ページ: 199-211
  • DOI: 10.2495/CMEM-V1-N2-1-14
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiscale Finite Element Simulations of Piezoelectric Materials based on Two- and Three-Dimensional EBSD-measured Microstructures (2012)
  • 著者名/発表者名: Yasutomo Uetsuji, Shusuke Kimura, Hiroyuki Kuramae, Kazuyoshi Tsuchiya and Marc Kamlah
  • 雑誌名: Journal of Intelligent Material Systems and Structures 巻: vol.23 ページ: 563-573
  • DOI: 10.1177/1045389X12436740
  • 査読あり
• [雑誌論文] マルチスケール有限要素法による板圧延プロセスメタラジー解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 仲町英治,倉前宏行
  • 雑誌名: 軽金属 巻: 第62巻,第1号 ページ: 25-31
  • DOI: 10.2464/jilm.62.25
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deep Drawing Formability Analysis of AZ3 Mg-alloy (2011)
  • 著者名/発表者名: Hidetoshi Sakamoto, Yoshifumi Ohbuchi, Hiroyuki Kuramae and Jian Shi
  • 雑誌名: Advanced Materials Research 巻: vol.337 ページ: 701-704
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.337.701
  • 査読あり
• [雑誌論文] 結晶方位差理論に基づく結晶塑性構成式の提案 (2011)
  • 著者名/発表者名: 倉前宏行,池谷友規,森本秀夫,坂本英俊,片山傳生,仲町英治
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集(A編) 巻: 77巻779号 ページ: 1081-1090
  • DOI: 10.1299/kikaia.77.1081
  • 査読あり
• [雑誌論文] Process Metallurgy Design for High-Formability Aluminum Alloy Sheet Metal Generation by Using Two-Scale FEM (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Kuramae, Hidetoshi Sakamoto, Hideo Morimoto and Eiji Nakamachi
  • 雑誌名: Procedia Engineering 巻: vol.10 ページ: 2250-2255
  • DOI: 10.1016/j.proeng.2011.04.372
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Multiscale Finite Element Simulation of Piezoelectric Materials Using Realistic Crystal Morphology (2011)
  • 著者名/発表者名: Yasutomo Uetsuji, Hiroyuki Kuramae, Kazuyoshi Tsuchiya and Marc Kamlah
  • 雑誌名: WIT Transactions on Modeling and Simulation 巻: vol.51 ページ: 601-611
  • DOI: 10.2495/CMEM110531
  • 査読あり
• [学会発表] 高成形能Al合金板材創製のための多段圧延工程・微視結晶最適設計 (2014)
  • 著者名/発表者名: 倉前宏行
  • 学会等名: 第12回天田財団助成研究成果発表会<日本塑性加工学会平成26年度塑性加工春季講演会に併設>
  • 発表場所: つくば国際会議場(茨城県つくば市)
  • 年月日: 2014-06-06
• [学会発表] Process Metallurgy Analyses for High Bendability and Springback Property Sheet Design by Using Multi-scale Finite Element Method (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Kuramae, Takeshi Honda, Hideo Morimoto, Yusuke Morita and Eiji Nakamachi
  • 学会等名: 10th International Conference of Computational Methods in Sciences and Engineering (ICCMSE 2014)
  • 発表場所: Athens, Greece
  • 年月日: 2014-04-04
• [学会発表] Process Metallurgy Analyses of Sheet Rolling by Multi-Scale Finite Element Method based on Thermal Elastic Crystalplasticity Theory (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshihiko Yamaguchi, Kohei Oyabu, Hiroyuki Kuramae, Hideo Morimoto, Yusuke Morita and Eiji Nakamachi
  • 学会等名: 10th International Conference of Computational Methods in Sciences and Engineering (ICCMSE 2014)
  • 発表場所: Athens, Greece
  • 年月日: 2014-04-04
• [学会発表] Process Metallurgy Simulation for Metal Drawing Process Optimization by Using Two-Scale Finite Element Method (2014)
  • 著者名/発表者名: Eiji Nakamachi, Takashi Yoshida, Hiroyuki Kuramae, Hideo Morimoto, Toshihiko Yamaguchi and Yusuke Morita
  • 学会等名: 10th International Conference of Computational Methods in Sciences and Engineering (ICCMSE 2014)
  • 発表場所: Athens, Greece
  • 年月日: 2014-04-04
• [学会発表] Process Metallurgy Design of High Formability Sheet Metal by Using Two-Scale Finite Element Analysis and Optimization Algorithm (2013)
  • 著者名/発表者名: Eiji Nakamachi, Takeshi Honda, Hiroyuki Kuramae, Hidetoshi Sakamoto and Hideo Morimoto
  • 学会等名: International Conference on Material Processing Technology 2013
  • 発表場所: Bangkok, Thailand
  • 年月日: 20130627-78
• [学会発表] 抵抗スポット溶接のための3次元ミクロ接触電気抵抗解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 倉前宏行,石川翔太,二保知也,堀江知義
  • 学会等名: 日本機械学会第26回計算力学講演会
  • 発表場所: 佐賀大学(佐賀市)
  • 年月日: 2013-11-04
• [学会発表] 多結晶圧電セラミックスの3次元EBSD計測代表体積要素サイズの同定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 倉前宏行,上辻靖智
  • 学会等名: 日本機械学会第26回計算力学講演会
  • 発表場所: 佐賀大学(佐賀市)
  • 年月日: 2013-11-04
• [学会発表] 曲げ加工性・スプリングバック特性最適化のためのマルチスケール・プロセスメタラジー解析手法の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 本田武志,倉前宏行,大畑富相,森本秀夫,森田有亮,仲町英治
  • 学会等名: 日本機械学会第26回計算力学講演会
  • 発表場所: 佐賀大学(佐賀市)
  • 年月日: 2013-11-02
• [学会発表] Crystal texture evolution analyses in metal drawing processes by using two-scale finite element method (2013)
  • 著者名/発表者名: Takashi Yoshida, Hiroyuki Kuramae, Hideo Morimoto, Toshio Yamaguchi, Tomiso Ohata, Eiji Nakamachi
  • 学会等名: XII International Conference on Computational Plasticity (COMPLAS XII)
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 2013-09-05
• [学会発表] Process metallurgy analyses of sheet rolling by thermal elastic plastic multi-scale finite element method (2013)
  • 著者名/発表者名: Kohei Ohyabu, Takeshi Honda, Hiroyuki Kuramae, Hideo Morimoto, Hidetoshi Sakamoto, Yusuke Morita, Eiji Nakamachi
  • 学会等名: XII International Conference on Computational Plasticity (COMPLAS XII)
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 2013-09-04
• [学会発表] Bending and springback prediction method based on multi-scale finite element analyses for high bendability and low springback sheet generation (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Honda, Hiroyuki Kuramae, Hideo Morimoto, Yusuke Morita, Yasunori Nakamura, Tomiso Ohata, Eiji Nakamachi
  • 学会等名: XII International Conference on Computational Plasticity (COMPLAS XII)
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 2013-09-04
• [学会発表] Multiscale Analysis of Piezoelectric Material by using EBSD-Measured Realistic Model (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Kuramae, Hidetoshi Sakamoto and Yasutomo Uetsuji
  • 学会等名: V International Conference on Computational Methods for Coupled Problems in Science and Engineering (COUPLED PROBLEM 2013)
  • 発表場所: Ibiza, Spain
  • 年月日: 2013-06-19
• [学会発表] 熱弾塑性マルチスケール有限要素法による圧延プロセスメタラジー解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大藪皓平,本田武志,倉前宏行,仲町英治,森田有亮
  • 学会等名: 日本機械学会関西学生会平成24年度学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 大阪工業大学大宮キャンパス(大阪市旭区)
  • 年月日: 2013-03-15
• [学会発表] マルチスケール有限要素解析による集合組織が曲げ加工性に及ぼす影響の評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 本田武志,倉前宏行,大畑富相,森本秀夫,森田有亮
  • 学会等名: 日本機械学会第25回計算力学講演会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド南地区(神戸市)
  • 年月日: 2012-10-07
• [学会発表] 3D-RVE modeling and multiscale analysis of polycrystal piezoelectric material based on EBSD measurement (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Kuramae, Hidetoshi Sakamoto and Yasutomo Uetsuji
  • 学会等名: 6th European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering (ECCOMAS 2012)
  • 発表場所: Vienna, Austria
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] Crystal Plasticity Constitutive Equation Based on Misorientation Theory (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Kuramae, Hideo Morimoto and Eiji Nakamachi
  • 学会等名: 10th World Congress on Computational Mechanics (WCCM X)
  • 発表場所: Sao Paulo, Brazil
  • 年月日: 2012-07-10
• [学会発表] Bentability Evaluation of Copper Alloy Sheet Metal by Multi-scale Finite Element Analyses (2012)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Honda, Hiroyuki Kuramae, Hideo Morimoto, Tomiso Ohata and Tsutao Katayama
  • 学会等名: 10th World Congress on Computational Mechanics (WCCM X)
  • 発表場所: Sao Paulo, Brazil
  • 年月日: 2012-07-10
• [学会発表] Numerical Verification of Asymmetric Rolling Formability by a Crystal Plasticity Multi-scale Finite Element Analysis Based on the Crystallographic Homogenization Method (2012)
  • 著者名/発表者名: Hidetoshi Sakamoto, Hiroyuki Kuramae, Yasunori Nakamura, Hideo Morimoto and Eiji Nakamachi
  • 学会等名: 10th World Congress on Computational Mechanics (WCCM X)
  • 発表場所: Sao Paulo, Brazil
  • 年月日: 2012-07-10
• [学会発表] マルチスケール有限要素解析による銅合金板材の曲げ加工性評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 本田武志,倉前宏行,森本秀夫,森田有亮,仲町英治
  • 学会等名: 日本機械学会関西学生会平成23年度学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 関西大学(大阪府吹田市)
  • 年月日: 2012-03-15
• [学会発表] A New Crystal Plasticity Constitutive Equation Based on Crystallographic Misorientation Theory (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Kuramae, Yasunori Nakamura, Hidetoshi Sakamoto, Hideo Morimoto and Eiji Nakamachi
  • 学会等名: XI International Conference on Computational Plasticity (COMPLAS XI)
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 20110907-09
• [学会発表] ミスオリエンテーション理論に基づく結晶塑性マルチスケール有限要素解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 倉前宏行,本田武志,坂本英俊,森本秀夫,仲町英治
  • 学会等名: 日本機械学会第24回計算力学講演会
  • 発表場所: 岡山大学津島キャンパス(岡山市)
  • 年月日: 2011-10-09
• [学会発表] 結晶方位差理論に基づく結晶塑性構成式を用いたマルチスケール解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 倉前宏行,森本秀夫,仲町英治
  • 学会等名: 日本計算工学会第16回計算工学講演会
  • 発表場所: 東京大学柏キャンパス総合研究棟(千葉県柏市)
  • 年月日: 2011-05-25
• [備考] 大阪工業大学工学部計算工学研究室Webサイト
  • URL: http://www.oit.ac.jp/dim/kuramae/