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Characterization of mechanical properties based on interaction of plastic strain field in neighboring indentation test

基于相邻压痕试验中塑性应变场相互作用的力学性能表征

基本信息

批准号：
21H01220
负责人：
渡邊育夢
金额：
$ 6.57万
依托单位：
National Institute for Materials Science
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

项目摘要

押し込み試験を用いた新しい力学特性の評価手法を開発している．特に，本研究では，これまで押し込み試験において避けられてきた近接して押し込み試験を行うことで生じる先行試験と後続試験の塑性ひずみ場の干渉作用を数値シミュレーションと数理最適化法を用いることで処理し，塑性特性を抽出する新しい手法を開発している．本年度は構成モデルの拡張と結晶学的な異方性を考慮した結晶塑性構成モデルへの拡張に取り組んだ．①構成モデルの拡張押し込み試験から塑性構成モデルの材料定数を逆推定する場合，押し込み荷重―変位関係からだけでは2つの材料定数を含む単純な構成モデルを設定したとしても唯一解を得ることができない．そこで，研究代表者は圧痕周囲の盛り上がりや本研究で開発した近接押し込み試験を用いた推定手法を開発してきた．しかし，この構成モデルでは鉄鋼などの加工硬化率の高い金属材料への適用性が低いため，本年度は新たな実験データの追加なしに，構成モデルの表現性能を改善する手法開発に取り組んだ．2つの材料定数からなる線形硬化則とべき乗硬化則の逆推定における上・下界性を利用して，中間的な応答を得ることができる新たな手法を開発した．この成果を論文出版したところ，Editor's Choiceに選定された．②結晶構成モデルへの拡張昨年度，先行して進めた結晶塑性構成モデルの動的有限要素解析ソフトウェアへの実装を基に，押し込み試験へ適用し，実験結果と比較を進めた．純アルミニウムおよび7000系アルミニウム合金を対象として押し込み試験を実施し，数値シミュレーションと比較した．数値シミュレーションにおいてある程度，異方的な変形挙動を再現できることを確認した．また，純アルミニウムについては近接押し込み試験を実施し，次年度本格実施に向けた実験条件の検討を行った．

A new method for evaluating mechanical properties is developed. In particular, this study is aimed at developing a new method for extracting plastic properties by mathematical optimization. This year, the composition of the crystal structure and the anisotropy of the crystal structure are considered. In the case of inverse estimation of the material constant number of the plastic composition, the load-position relationship between the plastic composition and the tensile composition is determined, and the material constant number of the plastic composition is determined. This study was developed by the authors of the study on the basis of the analysis of the relationship between the two groups. The applicability of metal materials with high work hardening rate of iron and steel is low. This year, new materials are added to improve the performance of iron and steel. The method of developing the method of selecting the number of materials, linear hardening rate and inverse estimation of hardening rate is utilized. In the middle, the new method is developed. Editor's Choice is selected. 2. Crystallization and plastic composition of the alloy are analyzed by finite element method. The pure metal alloy 7000 is a perfect match for the metal alloy. The number of cases is different. The following year's implementation of the conditions for the implementation of the project was carried out.