微視構造を考慮した鉄基形状記憶合金の挙動解析(遺伝的アルゴリズムの応用)

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本研究の目的は,鉄基形状記憶合金の巨視的変形/変態挙動を,合金内部の微視領域で進行する物理現象から推測することである.昨年度は単結晶内部に生じるマルテンサイト変態によって生じる,応力・温度場の変化を,単結晶領域を結晶格子の領域に分割し,有限要素法を用いて解析する手法を確立した.昨年度に引き続き,考察対象である単結晶に,それを取り囲む他の結晶からの力学的・幾何学的境界条件を与えたときの単結晶内部で進行する変形・変態挙動を解析し,マルテンサイト相の体積分率,局所応力,局所ひずみの分布について考察したが,本年度はマルテンサイトバリアントの分布および相互作用に注目して解析を行った.様々な熱・力学的境界条件のもとで発生するマルテンサイトバリアントの方位分布が境界条件によって変化することを示した.マルテンサイト変態の初期段階では作用している応力に優位なマルテンサイトバリアントが優先的に発生し,その後,変態ひずみによって発生する内部応力の変化に伴い,異なる方位をもつバリアントが順次発生する様子が確認された.これによって,文献で報告されている微視的変態現象を定性的に説明することができる.また,単結晶の平均応力-平均ひずみの関係と内部で生じるマルテンサイトバリアントの方位分布の関係についても考察することができた.しかしながら,本研究の最終目的である,巨視的挙動と微視的挙動を結びつけるまでには至っていない.今後,中間領域(単結晶領域)と巨視領域の間の相互作用を記述し,外部負荷応力と中間領域における局所応力の関係を求めることが課題である.