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

用于重建微观波动引起的宏观材料性能的统计塑性的发展

• 批准号: 21K03745
• 负责人: 青柳 吉輝
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03745/
• 关键词: ゆらぎ; 多結晶材料; 力学異方性; 結晶方位; 転位密度; 強圧延材料; 材料特性予測; 微視的ゆらぎ; 極値統計解析; 統計塑性学; 材料特性

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．

あ ら ゆ る structure with internal material の に latent む heterogeneity, す な わ ち micro visual organization の "ゆ ら ぎ" に attention し, classical plasticity theory に 頼 っ た structure status の を break す る. Material が micro visual "ゆ ら ぎ" を have す る が に, ナ ノ · マ イ ク ロ ス ケ ー ル の the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン で は material の giant depending on the mechanical properties of を not だ に reappear て い な い. This study で は, depending on the structure of the を simulation し た - shaped シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の results に づ い て, giant depending on the mechanical properties of structural materials の に も 発 now す る "ゆ ら ぎ" を statistical に be す る. This year, を, the calendering ensemble organization <s:1> allocation direction を quantitative に evaluation 価する method を constructed た. ま た, match the dimensions に base づ い て FEM analytical モ デ ル に お け る collection organization を reappearance す る technique proposed を し た. Time に 圧 delay シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を be し, 圧 delay の RSS と density of planning a rights issue added amount の masato を quantitative に and Ming ら か に し た. ま た, depending on the variations of shape conditions お よ び crystal orientation か ら RSS を calculate す る を proposal し, crystal orientation intelligence に base づ い て す べ り department ご と の planning a density distribution し も た knot product plasticity FEM analysis method proposed を し た. Proposal し た gimmick の have sharper sex を 検 card し た results, RSS の numerical が big き い ほ ど 圧 delay の planning a big density が き く な る こ と が わ か っ た. ま た, 圧 delay line を う と RD へ の シ ュ ミ ッ ト factor が big き い す べ り is の planning a big density が き く な り, RD leads zhang に は そ の high い planning a density affect の が themselves hardening と し て, TD quoted zhang に は potential hardening と し て hardening に influence を and ぼ し て TD quoted zhang の subjugate 応 force が high く な っ た. さ ら に, match the dimensions に base づ く crystal orientation distribution の み を consider し た parsing モ デ ル で は very な mechanics of different parties は reappearance で き な い こ と が わ か っ た. With dimensions を consider し た crystal orientation distribution と crystallization orientation distribution に dependent し た 圧 delay induced の density of planning a rights issue quantity distribution し を た parsing モ デ ル で は, crystal orientation distribution の み で は not quite で あ っ た mechanics of different parties が 発 し now, be 験 results と も good く consistent し た. の し た が っ て, 圧 delay material mechanics of different parties を reappearance す る た め に は 従 to の crystal orientation distribution に plus え て planning a density distribution す も る こ と が must で あ る こ と が Ming ら か と な っ た.

项目成果

Plasticity Modeling of Glassy Polymer Based on Microscopic Behavior of Molecular Chains

基于分子链微观行为的玻璃态聚合物塑性建模

• 发表时间: 2021
• 作者: Narita Camboulives Louis;Aoyagi Yoshiteru
• 通讯作者: Aoyagi Yoshiteru

ハイエントロピー合金の双晶誘起塑性に関する結晶塑性論的検討

高熵合金孪晶塑性的晶体塑性研究

• 发表时间: 2021
• 作者: 森茂樹;青柳吉輝
• 通讯作者: 青柳吉輝

準安定オーステナイトの初期結晶組織が変態誘起塑性の微視的力学特性に与える影響

亚稳奥氏体初始晶体结构对相变塑性微观力学性能的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 西村将輝;青柳吉輝
• 通讯作者: 青柳吉輝

Investigation of Effect of Crystallinity on Local Mechanical Properties of Polylactic Acid

结晶度对聚乳酸局部力学性能影响的研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Hong Liqin;Aoyagi Yoshiteru
• 通讯作者: Aoyagi Yoshiteru

双晶変形に起因する不均一変形の緩和を考慮した結晶塑性モデリング

考虑孪晶引起的不均匀变形松弛的晶体塑性建模

• 发表时间: 2023
• 作者: 大橋春希;青柳吉輝
• 通讯作者: 青柳吉輝