| 研究課題/領域番号 |
25709002
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| 研究機関 | 東京農工大学 |
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研究代表者 |
山中 晃徳 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50542198)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | フェーズフィールド法 / 鉄鋼材料 / 組織制御 / 有限要素法 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、計算状態図(CALPHAD)法、マルチフェーズフィールド法(MPFM)、結晶塑性有限要素法(CPFEM)、結晶塑性高速フーリエ変換法(CPFFTM)などの各種数値シミュレーション手法を活用し、高強度鋼の力学特性を向上させうるミクロ組織形態の最適設計法の開発を行っている。
平成27年度の研究では研究計画に従い、(1) 鉄鋼材料中での固相変態によるミクロ組織形成過程の3次元(3D)シミュレーション、(2)Dual-Phase(DP)鋼の3Dイメージベース変形挙動解析、(3)金属板材の多軸材料試験およびプレス成形加工の3Dシミュレーションについて研究を遂行した。
(1)の研究では、CALPHAD法で得られるFe-C-Mn合金の化学的自由エネルギーを合金熱力学データベースであるThermo-calcから取得し、当該合金における固相変態挙動を解析可能とした。また、MPFMとCPFFTMを用いて、Fe-C合金における塑性加工された母相での固相変態によるミクロ組織形成過程のシミュレーションが可能となった。(2)の研究では、MPFMで得られるミクロ組織形態の3D画像をもとに、代表的な高強度鋼であるDP鋼の引張変形時のミクロな塑性変形挙動を詳細に解析できるシミュレーション手法を開発した。上記(1)(2)の研究により、多元合金鋼におけるミクロ組織形成過程からそのミクロ組織の形態に依存した弾塑性変形挙動をシームレスに解析可能となった。さらに、(3)の研究では、上記のMPFMによる組織形成シミュレーションや各種実験で得られるミクロ組織情報から、均質化法によるCPFEMを用いて金属板材の多軸応力下での塑性変形挙動を正確に予測可能な数値材料試験法およびプレス成形時の塑性変形挙動を予測するシミュレーション法を開発した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究では、鉄鋼材料のミクロ組織形成からプレス成形時の塑性変形挙動を一貫して解析可能な数値シミュレーション法を構築し、高強度鋼の力学特性を向上させるミクロ組織形態の最適設計法を開発している。現在までの研究で、最適設計法の根幹をなす、多元合金鋼のミクロ組織形成、ミクロ組織形態を考慮した塑性変形挙動、ミクロ組織情報に基づく金属板材のプレス成形シミュレーションが可能となっており、順調に研究は進展している。しかしながら、各種シミュレーションの実験的検証およびプレス成形シミュレーションの鉄鋼材料への適用に関する研究は当初計画より遅れている。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究の最終年度である平成28年度は最終目標の達成にむけて、高強度鋼やアルミニウム合金を含む金属板材の強度、成形性を向上させるミクロ組織情報（形態、分布、結晶方位）を探索するための最適設計法の開発に着手する。そのために、最適設計法を専門とする研究者と恊働し、応答曲面法などを用いた最適化アルゴリズムの開発や最適設計の市販ソフトウェアの活用などを検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
数値シミュレーションの検証実験が進捗せず、それに使用する材料購入費および加工費を次年度に繰り越すこととしたため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
検証実験のための材料購入費、加工費に使用する計画である。
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