2003 Fiscal Year Annual Research Report
Project/Area Number |
02F00071
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Research Institution | Kitami Institute of Technology |
Principal Investigator |
小林 道明 北見工業大学, 工学部・機械システム工学科, 教授
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
TANG Shihua 北見工業大学, 工学部・機械システム工学科, 外国人研究員
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Keywords | 超音波 / 有限要素多結晶モデル / 結晶方位 / 表面あれ / 交差すべり量 / 点欠陥 / 純粋せん断状態 / 単結晶 |
Research Abstract |
塑性変形下の純粋せん断状態における材料に生ずる微視組織構造変化,特に点欠陥の発生は物質を伝搬する超音波縦波の音速と密接な関係にあることが明らかになった。さらに,純粋せん断状態における縦波の音速変化に起因する幾つかの現象を解明するために,試験片状態を試験片表面の鏡面仕上げを行った場合と試験片表面の鏡面仕上げを行わなかった場合について二軸引張・圧縮試験を行った結果は,試験片の鏡面仕上げを行うと,ひずみ増加に従って音速変化が単純に減少する傾向にあり,試験片の鏡面仕上げを行わないと速度変化は様々な傾向にあることがわかった。したがって,純粋せん断状態において点欠陥発生に密接に関係する交差すべり量を表面あれと結晶方位の視点から有限要素多結晶モデル(Finite Element Polycrystal Model:FEPM)を用いて解析することにより,超音波縦波の音速変化に及ぼす幾つかの要因を考察した。また,塑性変形下の縦波の伝搬速度が点欠陥に強く依存するかどうかの検証は,単結晶材料の純粋せん断状態における縦波の伝搬速度に関する実験を二軸引張・圧縮試験機より行なった。得られた結果は次のようになった。 (1)試験片表面の鏡面仕上げの有無による超音波縦波の伝搬速度への影響に関して,表面粗さによる幾何学的形状の与える影響については本質的ではないことを明らかにした。すなわち,多結晶体の結晶方位分布を同一にし,表面形状が滑らかな場合と荒れている場合の交差すべり量はFEPMのシミュレーション結果では巨視的にはほとんど相違が見られなかった。 (2)交差すべり量は表面層の結晶方位に依存することがFEPMの解析によりわかった。したがって,試験片表面の鏡面仕上げを行なわなかった場合,機械加工によって試験片表面層に生じる結晶方位は塑性変化下の材料中に生じた交差すべり量に大きな影響を与え,様々な傾向である縦波の音速変化の実験結果に反映された。また,試験片表面の鏡面仕上げを行なった場合,鏡面仕上げによる機械加工層がなくなるとともに表面層の結晶方位が均一化され,それが交差すべり量に与える影響は,試験片表面の研磨前後の超音波縦波の音速変化の実験結果からわかった。 (3)アルミニウム単結晶材料の純粋せん断状態における縦波の伝搬速度に関する実験から塑性変形下の縦波の伝搬速度が点欠陥に強く依存することが検証できた。
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Research Products
(8 results)
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[Publications] 唐 世華, 小林道明, 三浦節男 藤木裕行, 大森誠一, 大滝武彦: "単純せん断と純粋せん断状態における多結晶体表面変化の有限要素法による比較・検討"日本機械学会2002年度 年次大会 講演論文集. Vol.II. 83-84 (2002)
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[Publications] 唐 世華, 小林道明, 三浦節男 藤木裕行, 大森誠一: "純粋せん断状態における交差すべり量に及ぼす表面あれと結晶方位の影響に関す考察"日本機械学会北海道支部第42回 講演会 講演概要集. No.022-1. 200-201 (2002)
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[Publications] Shihua Tang, Michiaki Kobayashi: "Comparison of ultrasonic pole figures based upon ultrasonic nondestructive evaluation method with pole figures based upon finite element polycrystal model"JSME International Journal. Vol.46(A), No.1. 76-85 (2003)
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[Publications] M.Kobayashi, S.Tang, et al.: "Ultrasonic nondestructive material evaluation method and study on texture and cross slip effects under simple and pure shear states"International Journal of Plasticity. Vol.19, No.6. 771-804 (2003)
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[Publications] S.Tang, M.Kobayashi, H.Fujiki, S.Miura: "Point defects characterization via cross slip simulated by FEPM and its effects on ultrasonic wave velocity"9^<th> International Conference on the Mechanical Behavior of Materials. CD-ROM. (2003)
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[Publications] S.Tang, M.Kobayashi, S.Miura, H.Fujiki: "Effects of texture and point defect on ultrasonic wave velocities and examination of orientation effects on point defect growth estimated by cross slip simulations"International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2003. CD-ROM. (2003)
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[Publications] 唐 世華, 小林道明, 三浦節男: "塑性変形下の交差すべり畳と超音波速度の相関"日本機械学会 第16回計算力学講演会 講演論文集. 407-408 (2003)
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[Publications] M.Kobayashi, Shihua Tang: "Theoretical examination of ultrasonic pole figures via comparison with the results analyzed by finite element polycrystal model"The Journal of the Acoustical Society of America. 637-650 (2004)