塑性加工におけるフラクタル手法の構築(加工品表面予測シミュレータの開発)

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650115
• Research Institution: Mie University
• Principal Investigator: 黒崎 靖 三重大学, 工学部, 教授 (60023339)
• Keywords: 塑性加工 / プレス加工 / 表面粗化現象 / フラクタル / シミュレーション / 凝着現象 / フラクトグラフィ / ナノフラクタル

Research Abstract

本研究は,塑性加工における表面問題で,極めて複雑で従来の数学的手法では定量的把握が困難な対象について,フラクタル手法を導入・構築して定量的評価や問題解決をはかることを目指した.まず,任意のプレス加工品表面を設計段階で予測できるシミュレータの開発をはかった.次いで,開発したフラクタル手法を他の表面問題へ応用した.得られた主な成果は次の通りである.
1.2軸引張りを受ける金属薄板自由表面プロフィルのフラクタル特性
金属薄板にに各種ひずみ比を与える2軸引張り試験を系統的に行い,試験片表面プロフィルに適用できるフラクタル解析法を考案した.そして,「表面のフラクタル次元はひずみ比(したがって応力比)に関せず相当ひずみにより一意的に定まる」とする本研究代表者らの仮説が一般則として成立することを立証できた.
2.プレス加工品表面プロフィルの予測シミュレータの開発
フラクタル次元のみならず,シミュレーションに必要な他フラクタルパラメータも相当ひずみによって一意的に表現できることを見出した.この結果に基づいて任意のひずみにおける表面プロフィルを再現できるシミュレーション法を開発し,さらにこれを有限要素法と結合することにより表面予測シミュレータの開発に成功した.
3.フラクタル手法の他の応用
開発したフラクタル手法を「鍛造加工における工具凝着微粒子の解析」,「軟鋼破面(フラクトグラフィ)の定量的評価法」,「材料表面のナノフラクタル構造とそのシミュレーション法」などの表面問題に適用し,本法が幅広い応用に展開できることを示した.

Research Products

• [Publications] 松井 正仁: "2軸引張りを受ける金属薄板自由表面プロフィルのフラクタル特性"塑性と加工. 41・478. 1103-1107 (2000)
• [Publications] 松井 正仁: "フラクタル手法によるプレス成形品表面の予測法に関する検討"第51回塑性加工連合講演会講演論文集. 455-456 (2000)
• [Publications] 黒崎 靖: "事故解析のための破面の定量的評価法に関する検討"第51回塑性加工連合講演会講演論文集. 333-334 (2000)
• [Publications] Yasushi Kurosaki: "Micro/nanoscopic Observation and Fractal of Adhesion Particles in Metal Forming"Proc.IMMM'2001. 413-420 (2001)
• [Publications] 黒崎 靖: "材料表面のナノフラクタル構造"第52回塑性加工連合講演会講演論文集. 199-200 (2001)