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2014 年度 実施状況報告書

ミスオリエンテーション結晶塑性有限要素法に基づくプロセスメタラジー最適化

研究課題

研究課題/領域番号 26420029
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) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードマルチスケール解析 / 結晶塑性有限要素法 / 動的再結晶
研究実績の概要

主に自動車車体用(ボディパネル用)アルミニウム合金について,高強度と高成形性能を兼ね備えた新規板材創製のためのプロセスメタラジー手法を開発している.ここでは,まず板材創製プロセスにおける多数の圧延工程,および熱処理条件が微視結晶集合組織発展に及ぼす影響について,ミスオリエンテーション理論に基づく結晶均質化・熱・弾/結晶粘塑性連成マルチスケール有限要素解析により明らかにするため,熱間圧延を想定した動的再結晶シミュレーションコードを開発した.本コードは,厚板材の熱間圧延変形にともなって蓄積される塑性仕事による温度上昇(塑性発熱)を考慮した熱・弾/結晶粘塑性解析を実現可能なものである.さらに,動的再結晶による結晶方位回転を再現するため,Zennerの理論をもとに板材ND方向と結晶{001}面との角度αに注目し,回転角αと温度との関係を定式化し,実験結果を基にパラメータ同定を完了した.
熱間異周速圧延を想定した試解析の結果,圧延後の板材においてせん断集合組織({111}<110>, {111}<112>, {001}<110>)に加え,動的再結晶を考慮した熱間圧延解析によりCube方位({100}<001>)の集積が確認された.さらに塑性発熱に伴う温度変化を考慮することにより,板材の軟化により塑性変形誘起の結晶方位回転にも差違が生じることが確認された.

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

アルミニウム合金板材の熱間圧延工程シミュレーションのための熱・弾/結晶粘塑性マルチスケール有限要素解析コードを構築した.

今後の研究の推進方策

板材創製過程における種々の圧延・調質条件のうち,たとえば圧延段数,ロール経・周速度,周速比,圧下率,熱処理温度・時間などのパラメータを設計変数とし,塑性ひずみ経路と集合組織発展への影響をマルチスケール有限要素解析により明らかにする.さらに創製後の板材について,成形性(たとえばr値)を目的関数とする大域的最適化問題を定式化し,離散最適化アルゴリズムにより最適パラメータを導出する.

次年度使用額が生じた理由

大規模並列計算を実行する並列処理環境として,当初計画ではマルチコアプロセッサ搭載の計算サーバを導入予定であったが,安価かつ多数コアを利用可能な並列コプロセッサボードを導入したことにより,減額となった.

次年度使用額の使用計画

次年度に実施予定の実験検証に充てる.

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2014 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (6件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Process Metallurgy Analyses to Design a High-Bendability and High-Springback Property Sheet by Using Two-Scale Finite Element Method2014

    • 著者名/発表者名
      3.Eiji Nakamachi, Takeshi Honda, Hiroyuki Kuramae, Yusuke Morita and Hideo Morimoto
    • 雑誌名

      International Journal of Mechanical Sciences

      巻: 87 ページ: 89-101

    • DOI

      10.1016/j.ijmecsci.2014.06.001

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Two-scale Finite Element Analysis for Bendability and Springback Evaluation based on Crystallographic Homogenization Method2014

    • 著者名/発表者名
      5.Eiji Nakamachi, Takeshi Honda, Hiroyuki Kuramae, Yusuke Morita, Tomiso Ohata and Hideo Morimoto
    • 雑誌名

      International Journal of Mechanical Sciences

      巻: 80 ページ: 109-121

    • DOI

      10.1016/j.ijmecsci.2014.01.011

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] マルチスケール接触電気抵抗解析に基づく抵抗スポット溶接シミュレーション2014

    • 著者名/発表者名
      倉前宏行, 楠本陸, 二保知也, 堀江知義
    • 学会等名
      日本機械学会 第27回計算力学講演会
    • 発表場所
      岩手大学工学部(岩手県盛岡市)
    • 年月日
      2014-11-23
  • [学会発表] 3-D Micro-FE Analysis of Electrical Contact Resistance for Resistance Spot Welding2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Kuramae, Tomoya Niho and Tomoyoshi Horie
    • 学会等名
      11th World Congress on Computational Mechanics (WCCM XI)
    • 発表場所
      Barcelona, Spain
    • 年月日
      2014-07-21
  • [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 Method2014

    • 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
    • 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 Theory2014

    • 著者名/発表者名
      5.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
    • 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 Method2014

    • 著者名/発表者名
      6.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
    • 発表場所
      Athens, Greece
    • 年月日
      2014-04-04
  • [備考] 大阪工業大学 計算工学研究室

    • URL

      http://www.oit.ac.jp/dim/kuramae/

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公開日: 2016-05-27  

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