2015 Fiscal Year Annual Research Report
離散転位動力学を基礎とするマルチスケール多結晶転位塑性モデルの構築
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26790081
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
高橋 昭如 東京理科大学, 理工学部, 准教授 (00366444)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 離散転位塑性 / 多結晶金属 / 並列計算 / 弾性異方性 / 応力ーひずみ関係 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
三次元離散転位動力学法に均質化理論を応用することによって，塑性変形の素過程である転位の運動から多結晶金属の塑性変形を計算機上でシミュレートすることを可能にした．これにより，多結晶金属中で発生する転位の運動に基づいたミクロな塑性変形と応力ーひずみ曲線に見られるマクロな塑性変形の関係を調べることが可能になった．さらに，MPIとOpenMPを用いた分散メモリ型および共有メモリ型に対するハイブリッド並列化を行い，大規模な数値解析を実行することを可能にした．本研究で開発したマルチスケール多結晶転位塑性モデルは，弾性異方性を考慮することが可能であるため，これまでに十分に理解されていなかった多結晶金属の塑性変形における弾性異方性の影響を調べることが可能である．
開発したマルチスケール多結晶転位塑性モデルを用いて，多結晶金属の応力ーひずみ挙動のまるごと解析を実施した結果，弾性異方性を考慮した場合に，低い流動応力で変形することが明らかになった．この原因について，詳細な転位挙動解析を実施した結果，弾性異方性によって，結晶粒界に応力集中が発生し，それにより転位源の活性化応力が低下し，本来発生しにくい転位ループが発生することがわかった．しかし，このような発生しにくい転位ループは多結晶金属のマクロな挙動である応力ーひずみ関係には影響しないせず，多結晶中のミクロな転位組織にのみ影響を与えることがわかった．さらに，転位の自己力，転位間の相互作用力，外力の影響について調べた結果，外部より与えられた変形（ひずみ）に対する転位が受ける力に弾性異方性の強い影響（転位が受ける力が上昇する影響）があり，その結果弾性異方性を考慮した場合には流動応力が低下することがわかった．
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