Development of Statistical Plasticity for Reconstruction of Macroscopic Material Properties Induced by Microscopic Fluctuations

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あらゆる構造用材料の内部に潜む不均質性，すなわち微視的組織の「ゆらぎ」に注目し，古典的塑性論に頼った構造解析の現状を打破する．材料が微視的「ゆらぎ」を有するが故に，ナノ・マイクロスケールの数値シミュレーションでは材料の巨視的機械的特性を未だに再現出来ていない．本研究では，微視的構造を模擬した変形シミュレーションの結果に基づいて，構造用材料の巨視的機械的特性にも発現する「ゆらぎ」を統計学的に予測する．本年度は，圧延集合組織の配向を定量的に評価する手法を構築した．また，配向度に基づいてFEM解析モデルにおける集合組織を再現する手法を提案した．次に，圧延シミュレーションを実施し，圧延後のRSSと転位密度増加量の関係を定量的に明らかにした．また，巨視的変形条件および結晶方位からRSSを算出する手法を提案し，結晶方位情報に基づいてすべり系ごとの転位密度分布も考慮した結品塑性FEM解析方法を提案した．提案した手法の有効性を検証した結果，RSSの値が大きいほど圧延後の転位密度が大きくなることがわかった．また，圧延を行うとRDへのシュミット因子が大きいすべり系の転位密度が大きくなり，RD引張時にはその高い転位密度の影響が自己硬化として，TD引張時には潜在硬化として硬化に影響を及ぼしてTD引張時の降伏応力が高くなった．さらに，配向度に基づく結晶方位分布のみを考慮した解析モデルでは十分な力学的異方性は再現できないことがわかった．配向度を考慮した結晶方位分布と結晶方位分布に依存した圧延誘起の転位密度増量分布を考慮した解析モデルでは，結晶方位分布のみでは不十分であった力学的異方性が発現し，実験結果とも良く一致した．したがって，圧延材料の力学的異方性を再現するためには従来の結晶方位分布に加えて転位密度分布も考慮することが必須であることが明らかとなった．