巨大ひずみによる結晶粒超微細化に関する転位-結晶塑性シミュレーション

大应变引起的超细化晶粒的位错晶体塑性模拟

• 批准号: 19025010
• 负责人: 志澤 一之
• 金额: $ 1.86万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19025010/
• 关键词: 巨大ひずみ; 超微細粒; 転位パターニング; 反応一拡散モデル; GN結晶欠陥; 結晶塑性論; FCC多結晶; 数値シミュレーション; 超微細結晶粒; 反応-拡散モデル

セル構造およびサブグレインの自己組織化を表現する反応一拡散方程式を導出し, 転位の反応速度係数および拡散係数を各すべり系の活動状況を考慮してモデル化した. また, 反応一拡散モデルの簡素化を図り, 応力の増加に伴って拡散係数のみを変化させることにより転位パターニングを表現した. さらに, 転位密度の基準値を幾何学的に必要な(GN)結晶欠陥密度から推定することによって, 変形場と転位場を連成させたマルチスケール結晶塑性モデルを構築した. 本モデルを用いて, 結晶の変形に対するFEM解析および転位組織形成に対するFDM解析を行い, すべり系の活動状況に対応した転位パターンを再現した. さらに, 巨大圧縮ひずみを付与したFCC多結晶平板を想定し, FCC結晶の12すべり系を考慮した擬似3次元結晶塑性解析を行った. その結果, サブグレイン壁に沿った小傾角粒界が大角化してマイクロバンドが発現し, マイクロバンドで囲まれたサブグレイン群がラメラ状サブディビジョンへ発展する過程を再現した. 以上の数値解析に基づいて, 巨大ひずみによって誘起される超微細粒の創製メカニズムの初期プロセスについて考察した. 一方, 微細粒金属の特異な力学特性を表現するために, 転位の微視構造, 結晶粒構造および巨視構造という3階層を橋渡しするトリプルスケール転位-結晶塑性モデルを構築した. その際, 低転位密度の微細粒では塑性変形の素因となる転位の枯渇から流れ応力が変形の初期において-時的に増加することを表現できる新たな臨界分解せん断応カモデルを提案した. また, 全転位密度の定義には, GN転位密度およびGN不適合度を採用した. 以上のモデルを用いて, 初期粒径および初期転位密度の異なるFCC多結晶に対してFEM解析を実施し, 超微細粒金属における寸法効果ならびにFCC微細粒焼鈍材に発現する降伏点降下現象およびLuders帯の伝ぱを再現した.

A dispersion equation is derived for the structure and organization of the system, and the dispersion coefficient of the system is taken into account. In addition, the dispersion coefficient of a single particle is reduced to a single particle, and the force is increased to a single particle. In addition, the reference value of the crystal density is necessary for the construction of the crystal plasticity. This is the case with FEM analysis and FDM analysis. In this paper, the large pressure distribution and FCC multi-crystal plate are considered, and the FCC crystal 12-D system is considered and the quasi-three-dimensional crystal plasticity analysis is carried out. As a result, the small inclination angle along the wall of the wall is increased to a large angle, and the process of the development of the wall is reproduced. The above numerical values were analyzed based on the analysis of the initial phase of ultra-fine particles, and the initial phase of ultra-fine particles was investigated. The mechanical properties of fine grained metals are characterized by Weishi app structure, crystal grain structure and macrostructure. At the same time, the plastic deformation of fine particles with low site density is due to the increase of the deformation force in the initial stage. The definition of total site density, GN site density and GN unsuitability is adopted. The FEM analysis of FCC polycrystals with different initial particle size and initial site density was carried out. The yield point drop phenomenon and Luders 'spectrum were observed in ultrafine metal particles and FCC fine sintered materials.

项目成果

Development of Phase-Field Model for Recrystallization Coupling Order Formation with Crystal Orientation and Crystal Plasticity Based on Balance Laws

基于平衡定律的晶体取向和晶体塑性再结晶耦合有序形成相场模型的建立

• 发表时间: 2009
• 作者: Muramatsu;M. and Shizawa;K.
• 通讯作者: K.

A Dislocation-Crystal Plasticity Simulation on FCC Single Crystal Considering Geometrically Necessary Dislocation Density and Incompatibility

考虑几何必要位错密度和不相容性的 FCC 单晶位错晶体塑性模拟

• 发表时间: 2008
• 期刊: Journal of Computational Science and Technology 2-1
• 作者: Aoyagi;Y. and Shizawa;K.
• 通讯作者: K.

Multiscale Crystal Plasticity Simulation with Pseudo-Three-Dimensional Model on Ultrafine-Graining Based on Evolution of Dislocation Structures

基于位错结构演化的超细晶伪三维模型多尺度晶体塑性模拟

• 发表时间: 2008
• 期刊: Materials Science Forum 584-586
• 作者: Aoyagi;Y.;Horibe;N. and Shizawa;K.
• 通讯作者: K.

巨大ひずみ付与による結晶粒超微細化に関するマルチスケール結晶塑性シミュレーション

施加大应变的超细化晶粒的多尺度晶体塑性模拟

• 发表时间: 2007
• 作者: 小林 遼太郎;佐久間 正寿;堀部 尚裕;青柳 吉輝;志澤 一之
• 通讯作者: 志澤 一之

臨界核半径を考慮したサブグレインからの核生成と核成長に関する再結晶Phase-Fieldシミュレーション

考虑临界核半径的亚晶核形成和生长的再结晶相场模拟

• 发表时间: 2007
• 作者: 村松 眞由;志澤 一之
• 通讯作者: 志澤 一之