亀裂伝播シミュレーションによる実用アルミニウム材料の破壊挙動の制御

通过裂纹扩展模拟控制实用铝材料的断裂行为

• 批准号: 12750621
• 负责人: 戸田 裕之
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Toyohashi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750621/
• 关键词: アルミニウム; 粒子; 損傷; 破壊靭性; 破壊力学; 応力遮蔽効果; 展伸材

走査型電子顕微鏡(SEM)内で破壊靭性試験ができる材料試験機ユニットを設計・作製した。Al-Li-Cu-Mg合金(2091合金)およびAl-Mg-Si系合金(6061合金)を、それぞれ金属間化合物粒子が多い、および少ない場合のモデル材料として選定し、その中に含まれる粗大な金属間化合物粒子の損傷がアルミニウム合金展伸材の力学的性質、特に破壊靭性に及ぼす影響を実験的に評価した。具体的には、破壊靭性試験のSEM内その場観察を、それらの材料中の直径1、ないし数μm以上の粗大な金属間化合物粒子の損傷およびそれらがき裂の伝播挙動に与える影響を調べるために実施した。一連の観察により、ある種の粒子は破面の極く近傍でも損傷を受けないのに対し、他の種のものはき裂先端前方の遠く離れた位置まで広範囲にわたって破壊されることがわかった。き裂先端の応力特異性と微視力学解析の組み合わせにより、粒子のその場強度を推定した。粒子強度は強いサイズ依存性を有すること、高粒子体積率の場合には、損傷粒子の影響でき裂偏向や二次き裂の生成が生じることなどが明らかになった。また、破壊力学解析により、き裂伝播抵抗の低下は、マイクロクラックの存在によるモードIき裂進展駆動力の上昇によることが明らかとなった。さらに、実験で得られたこれらの知見に基づいて、き裂伝播シミュレーションのアルゴリズムを検討した。粒子の損傷基準としては、転位論に基づく転位のパイルアップによるものよりも、連続体力学に基づく応力ベースの基準が妥当であると結論された。また、既存の応力遮蔽効果の解を用いることで、損傷粒子に起因する微小き裂がき裂を偏向させる挙動がよく予測できることも明らかとなった。

The fracture toughness test in the scanning electron microscope (SEM) was investigated. The design and manufacture of the material testing machine were also investigated. Al-Li-Cu-Mg alloy (2091 alloy) and Al-Mg-Si alloy (6061 alloy) were selected and evaluated for their mechanical properties, fracture toughness and the influence of temperature on the tensile properties of the alloy. In particular, the field observation in SEM of fracture toughness test shows that the damage of coarse intermetallic compound particles with diameter of 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 1 A series of observations were made on the position of the particles in the vicinity of the surface, on the position of the particles in the vicinity of the surface, and on the position of the particles in the vicinity of the surface. The force specificity of the crack tip and the estimation of the field strength of the particle in the Weishi app The particle strength is dependent on the particle size, and the particle size is dependent on the particle size. The particle size is dependent on the particle size. The particle size is dependent on the particle size. The analysis of crack mechanics shows that the resistance of crack propagation is low, and the existence of crack propagation is high. In the meantime, we're going to have to find out what's going on. Particle damage criteria, particle theory, particle dynamics, particle dynamics For example, if a particle is damaged, it will cause a small crack.

项目成果

H.Toda: "Effects of Coarse Intermetallic Particles on Fracture Toughness of Wrought Aluminum Alloys"Journal of Materials Processing Technology. (in press). (2001)

H.Toda：“粗金属间化合物颗粒对变形铝合金断裂韧性的影响”材料加工技术杂志。

T.Kobayashi: "Fracture in Complex Microstructures"Materials Transactions. Vol.42・No.1. 90-99 (2001)

T.Kobayashi：“复杂微观结构中的断裂”材料交易第 42 卷·第 1 期（2001 年）。

戸田裕之: "6061合金における粗大な金属間化合物粒子の損傷挙動のSEM内その場観察"軽金属. Vol.51・No.2. 113-118 (2001)

Hiroyuki Toda：“6061合金中粗大金属间化合物颗粒损伤行为的原位SEM观察”轻金属Vol.51·No.2（2001）。