ひずみ時効を考慮した非弾性構成モデルに関する研究

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本研究は構造材料としての金属材料の塑性変形特性の時間依存性が粘性特性のみならず、時効特性をも考慮すべきであるとの新しい知見(二因子モデル)に基づき、こうした特性(二因子)が繰り返し予負荷によって如何なる影響を受けるかについて実験的に検討を行うことによって、繰り返し変形を含む種々の予変形履歴の影響を考慮した形式で材料の非弾性構成方程式を構築することを目的としている。研究では、比較的時効の影響が小さいと予測されたSUS316ステンレス鋼と逆に大きいと予測されたS35C炭素鋼の二種類の代表的な構造材料を選び、それぞれについて種々の繰り返し変形中および変形後再負荷時における粘性と時効特性の変化について測定を行っている。検討の結果、繰り返し負荷によって流動応力の速度依存性が低下するが、これの要因は粘性特性の変化ではなく時効特性の増大によること、したがって、リラクセーション特性は繰り返しによってもさほど変化しないことを確認している。また時効と粘性とをひずみ速度や繰り返し負荷の関数として定式化し、二因子モデルによるシミュレーション解析を行った結果、実験との良い一致が見られ、二因子構成モデルの有効性を繰り返し負荷の場合にも確認している。一方、SUS316とS35Cとで時効特性に大きな差は見られず、時効特性を支配する因子としてC成分量のみを考えるのは不適切であって動的なひずみ時効現象と同列のものではないことが確認された。今回の検討により、粘性と時効の二因子的効果の因ってきたる微視的組織要因が、運動転位と固着転位の相互の変換による密度変化と変換過程の時間遅れであるとの予測を深めることができ、新しい非弾性構成モデル構築への基礎固めとなた。