Physics of Nonlocal Crystalline Plasticity using Meso-scaled testing

使用细观尺度测试的非局域晶体塑性物理学

• 批准号: 21H01210
• 负责人: 澁谷 陽二
• 金额: $ 11.56万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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-21H01210/
• 关键词: メゾテスティング; 結晶塑性; 非局所性; 弾塑性有限要素解析; 弾塑性有限要素解析法; 弾塑性有限要素法

本年度では，以下の項目を実施した．【１】メゾテスティングの実施：数μmサイズの初期欠陥のない単結晶・双結晶体を対象に，特定の欠陥（結晶粒界）の存在による基本的な弾塑性特性を精度よく取得した．材料としては，再結晶させた無酸素銅OFCU，純アルミニウムA1050，そしてアルミニウム合金A3004を対象にした．既存の装置を活用したメゾテスティングを実施し，単結晶における応力ーひずみ曲線から結晶塑性の構成式を構成するパラメータのフィッティングを行った．その結果，シュミット因子が必ずしも最大の結晶粒の選択が良いわけではなく，0.4以上でほぼ同じシュミット因子を持つ2つのすべり系を具備した結晶粒を選択することにより適度な加工硬化曲線が得られる．そして，それにフィットさせたパラメータを用いた結晶塑性有限要素解析により，他の結晶粒の特性にも比較的精度の高い推定のできることがわかった．なお，この課題の遂行には，研究協力者1名（松田(博士前期課程1年生)）が携わった．【２】つぎに，粒界特性を取り入れた結晶塑性のモデリングを行った．昨年度実施した多様な粒界と転位の原子論的相互作用から，(i)転位の堆積，(ii)転位の粒界での吸収，(iii)反応後の分解や隣接結晶粒への射出といった素過程がわかり，それを参照にした3つのシグマ値を持つ<112>軸対応傾角粒界を対象にした双結晶モデルの解析を行った．まずは，粒界モデルを考慮した転位論に基づく結晶塑性構成式モデルと，現象論的結晶塑性構成式モデルの2種類を用いた弾塑性有限要素解析を実施した．上述の3つの粒界に対して，粒界を跨ぐ塑性を考慮しない場合には両者の構成式はほぼ同じになる一方，粒界指数に応じた滑らかな関数で近似された粒界モデルでは特定の粒界ですべり系の変化が見られた．なお，この課題の遂行には，研究協力者1名（Li(博士研究員)）が携わった．

今年，实施了以下项目：[1]中性植物：由于存在特定缺陷（晶界），单晶和双晶体的特定缺陷（晶界），我们准确地获得了基本的弹性塑性特性，没有几种初始缺陷的几个。这些材料被重结晶无氧OFCU，纯铝A1050和铝合金A3004。使用现有设备进行了Mezzot测试，并从单晶中的应力 - 应变曲线拟合了构成晶体可塑性方程的参数。结果，最大的晶体晶粒的选择不一定是好的，并且通过选择具有几乎相同的施密特因子在0.4或更高的两个滑移系统的谷物，可以获得中等的工作硬化曲线。此外，通过使用适合其的参数使用晶体可塑性有限元分析，发现其他晶体晶粒的特征可以相对较高的精度估算。此外，一个研究合作伙伴（Matsuda（第一年硕士课程））参与执行这项任务。 [2]接下来，我们建模了结合晶界特性的晶体可塑性。去年进行的各种晶界和位错之间的原子相互作用揭示了基本过程，例如（i）位错沉积，（ii）在晶界处的脱位吸收，（iii）反应分解和注射到相邻的晶粒中，我们使用<112> axis-axis-complible trible trign s Ardigies分析了三个差异级别的bicrystal模型。首先，我们使用两种类型进行了弹性塑料有限元分析：考虑到晶界模型的晶体可塑性组成模型，以及一个现象学晶体可塑性组成型模型。对于上面提到的三个晶界，当不考虑跨晶界的可塑性时，两者的组成型方程几乎相同，但是在晶界模型中，根据晶界指数近似平滑函数的晶界模型，在特定晶界处的滑移系统会在特定的晶界变化。此外，一个研究合作伙伴（Li（博士后研究人员））参与执行这项任务。

项目成果

Defect Interactions between Screw Dislocations and Coherent Twin Boundaries in Several fcc Materials

几种面心立方材料中螺位错与相干孪晶界之间的缺陷相互作用

• DOI: 10.2320/matertrans.mt-m2022017
• 发表时间: 2022
• 期刊: MATERIALS TRANSACTIONS
• 影响因子: 1.2
• 作者: Li Li;Liu Lijun;Shibutani Yoji
• 通讯作者: Shibutani Yoji

純アルミニウムのマイクロピラー試験による結晶塑性構成式パラメータの同定

纯铝微柱试验辨识晶体塑性本构方程参数

• 发表时间: 2022
• 作者: Yi-Xin Liu;Cheng-Cheng Zhang;Run-Zi Wang;Kai-Ming Zhang;Ji Wang;Shu-Lei Yao;Hao Chen;Xian-Cheng Zhang;Hideo Miura;越智 申久，天石 敏郎，平島 禎，渋谷 陽二
• 通讯作者: 越智 申久，天石 敏郎，平島 禎，渋谷 陽二

結晶粒界を跨ぐ塑性を考慮した構成式による結晶塑性有限要素解析

使用考虑晶界塑性的本构方程进行晶体塑性有限元分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Hokada;T.;and JARE geology group;天石 敏郎，越智 申久，平島 禎，渋谷 陽二
• 通讯作者: 天石 敏郎，越智 申久，平島 禎，渋谷 陽二

Defect interaction summary between edge dislocations and &lt;112&gt;-axis symmetric tilt grain boundaries in copper on activation barriers and critical stresses

刃位错和缺陷相互作用总结

• DOI: 10.1016/j.ijplas.2021.103153
• 发表时间: 2022
• 期刊: International Journal of Plasticity
• 影响因子: 9.8
• 作者: Li Li;Liu Lijun;Shibutani Yoji
• 通讯作者: Shibutani Yoji

Activation barrier and critical stress of interactions between screw and edge dislocation with grain boundary in Cu

Cu中螺旋和刃位错与晶界相互作用的激活势垒和临界应力

• 发表时间: 2022
• 作者: Li Li ;Lijun Liu and Yoji Shibutani
• 通讯作者: Lijun Liu and Yoji Shibutani