マイクロファクトリーのための変形制御シミュレーションに関する研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11450039
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 石川 博将 北海道大学, 工学研究科, 教授 (80001212)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐々木 克彦 北海道大学, 工学研究科, 助教授 (90215715) ; 小林 道明 北見工業大学, 工学部, 教授 (20105539)
• Keywords: マイクロ成形プロセス / 塑性変形 / 有限変形 / 二次効果 / 有限塑性構成則 / シミュレーション / 微視的構造変化 / 塑性変形

Research Abstract

本研究では、マイクロ成形プロセスのための基礎的な実験的・理論的検討を行い、これにより構築するマイクロ塑性構成則によるマイクロ成形シミュレータの開発を目指す。本年度得られた成果を下記に示す。(1)マイクロファクトリー、特に、マイクロ成形プロセスに関する現状と問題点についての調査検討を行い、より具体的な研究の進め方を決定した。すなわち、マイクロ成形プロセスにおける塑性構成則を構築するためには、従来の成形プロセスで重要視されまだ解明されていない、有限変形における二次効果を詳細に検討する必要があることが分かった。(2)このため、まず、従来の成形プロセスを想定した有限変形特性の検討をするために、試験片ベースの実験を行った。実験にはSUS304材の薄肉円管試験片を用い、試験片に有限せん断変形を与えたときに二次効果として生ずる軸方向のひずみ、応力を測定した。そして、せん断変形のひずみ速度やひずみ範囲により生ずる軸方向のひずみや応力の変化の仕方を詳細に把握した。(3)上記(2)で明らかになった二次効果を記述できる有限塑性変形構成則の構築を行った。構成則は、von Misesの降伏条件に変形誘起異方性と背応力を考慮し、Pragerの適合条件からなる従来の塑性構成則を有限変形へ拡張し構築した。その結果、構築した構成式は実験結果を精度良く記述可能であることを示した。さらに、二次効果は変形誘起異方性の影響を大きく受けることを示した。そして、マイクロ成形プロセスでの二次効果を構成式により記述するためには、材料内部の転位などの微視的構造変化を考慮した構成式の修正と、微小試験片を用いた詳細な実験が必要であることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] K. Sasaki: "Observation on Interaction between Ratchetting and Creep Deformation for Constitutive Modeling"Proceedings of Fourth International Conference on Constitutive Laws for Engineering Materials. 1. 139-142 (1999)
• [Publications] H. Ishikawa: "Constitutive Model of Plasticity for Finite Deformation"Proceedings of Asia Pacific Conference for Fracture and Strength'99. 1. SMO1-1-SMO1-6 (1999)