Development of multi-layer indentation method connecting micro and macro mechanical properties

连接微观和宏观力学性能的多层压痕方法的开发

• 批准号: 21H01221
• 负责人: 山田 浩之
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群)
• 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-21H01221/
• 关键词: マルチレイヤーインデンテーション; MEMS半導体ひずみゲージ; 高分子材料; ひずみ速度依存性; 分子動力学; マルチレイヤーインデンテーション法; 高密度ポリエチレン; 動的; 衝撃

本研究では，変形レイヤーのワンパス横断によりミクロからマクロの力学特性を連続的に評価できる「マルチレイヤーインデンテーション法」を開発し，ミクロとマクロを繋ぐことで真のマルチスケール材料力学の学理基盤を作ることを目的としている。初年度のマルチレイヤーインデンテーション法の基礎となる試験装置の開発は，速度域で準静的から動的および衝撃の2種類に分けることとした。そこでR4年度は，まず，準静的から動的ひずみ速度範囲の広範囲の速度環境に対応させた装置の完成を目指した。市販の高感度ロードセルを用いて実験を行い，準静的な速度範囲のマイクロインデンテーション試験装置と比較することで，開発した装置が十分な試験精度を得ることを確認した。一方，衝撃インデンテーション試験装置は高感度に対応するMEME半導体ひずみゲージの単軸試験への応用で多くの課題が発生し，まだ完成には至っていない。次年度までに完成を目指す。ナノインデンテーション試験とその解析結果の比較については，現状ではナノインデンテーション解析が実施できていない。全原子モデルによる解析は困難であることが判明したため，粗視化モデルを採用するしかなく，現在粗視化モデルのパラメータ作成などに従事している。試験対象の高密度ポリエチレン（HDPE）については，大きな進展が見られた。準静的から動的，衝撃の広範囲のひずみ速度範囲の圧縮変形特性を評価し，微視構造の変化をX線構造解析によって調査した。微視構造として，結晶と非晶の組み合わせであるラメラ繰り返し構造の間隔を示す長周期の変化を考察したところ，HDPEの真応力―真ひずみ関係は，非晶の粘性特性による強度増加とそれに伴うラメラ晶の破壊に起因することが示唆された。HDPEの微視的機構に及ぼすひずみ速度の影響の一端を明らかにすることができたと言える。

This study is aimed at the development of a new method for the study of mechanical properties of materials. In the initial stage, the basic method of test equipment development, the quasi-static dynamic and the impact of the two types of test equipment development, the speed domain, the speed domain, the impact of the two types of test equipment development, the impact of the two types of test equipment development, the impact of the two types of test equipment, the impact of the impact of the two types of test equipment development, the impact of the impact of the two types of test equipment development, the impact of the two types of test equipment, the impact of the two types of test equipment, the impact of the impact of In the R4 year, the static and dynamic speed range and speed environment are indicated for completion of the installation. The market sensitivity test device is used to confirm the accuracy of the test device. On the one hand, many issues have arisen regarding the application of impact testing equipment to single-axis testing of MEME semiconductor components for high sensitivity, and they will be completed soon. The next year, we will complete the project. Comparison of the results of the test and analysis of the test results of the test results All atoms are difficult to analyze, coarse vision is difficult to use, and coarse vision is difficult to create. Try to match the image of high density polymer (HDPE) in the middle of the film, large progress has been seen. Quasi-static, dynamic, shock, velocity, compression and deformation characteristics are evaluated, and X-ray structural analysis is investigated in Weishi app. In the Weishi app structure, the combination of crystalline and amorphous components can be seen, and the interval between the components can be changed over time. When examining the long-term variation of the structure, the relationship between the real strength and the real strength of HDPE is shown to be due to the increase in strength due to the viscous properties of amorphous and the accompanying breakage of amorphous crystals. HDPE's Weishi app mechanism and its influence on speed

项目成果

ポリエチレンにおける時間-温度換算則の現象の解明

聚乙烯中时间-温度转换规律现象的阐明

• 发表时间: 2022
• 期刊: 日本複合材料学会誌
• 作者: 元師弘;眞野彩子;蔭山健介;坂井建宣
• 通讯作者: 坂井建宣

Effect of Microscopic Structural Changes on Strain Rate Dependence of Compressive Strength of High-Density Polyethylene

微观结构变化对高密度聚乙烯压缩强度应变率依赖性的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Nobuhiro Misumi;Hiroyuki Yamada;Nagahisa Ogasawara;Ryohei Ippitsu;Masahiro Higuchi;Yusuke Hiejima;Koh-hei Nitta
• 通讯作者: Koh-hei Nitta

高密度ポリエチレンの圧縮変形特性と微視構造の関係

高密度聚乙烯压缩变形特性与微观结构的关系

• 发表时间: 2022
• 作者: 山田浩之;三角宣博;小笠原永久;一筆稜平;樋口理宏;比江嶋祐介;新田 晃平
• 通讯作者: 新田 晃平

高密度ポリエチレンの圧縮強度のひずみ速度依存性に及ぼす微細構造変化の影響

微观结构变化对高密度聚乙烯压缩强度应变率依赖性的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 三角宣博;山田浩之;小笠原永久;一筆稜平;樋口理宏;比江嶋祐介;新田晃平
• 通讯作者: 新田晃平

マイクロインデンテーション試験による分子量の異なる高密度ポリエチレンの材料強度特性評価

显微压痕试验评价不同分子量高密度聚乙烯材料强度性能

• 发表时间: 2021
• 作者: 三角宣博;山田浩之;小笠原永久;一筆稜平;樋口理宏;比江嶋祐介;新田晃平
• 通讯作者: 新田晃平