コッセラ連続体理論に基づく粉末粒子の微視的特性を考慮した粉末成形解析の新展開

点击翻译按钮获取中文摘要

粉末粒子の微視的特性を考慮した塑性力学を構築し,それに基づいて有限要素法の定式化を行い,粉末成形の解析における精度向上を図った.粉末粒子の微視的特性を表現するためにコッセラ連続体理論を用い,粉末粒子の微視的回転から生じる偶応力を導入し,それによるモーメントの釣合い式を力の釣合い式と連立させて解き,粉末粒子の微視的特性を考慮できる有限要素法を開発した.粉末粒子の微視的特性を考慮するために,多孔質コッセラ連続体に対する新しい降伏条件を提案し,それに基づいて塑性変形における構成式を導出した.降伏条件の中に偶応力が導入されており,構成式では粉末粒子の微視的回転が取扱われており,粒子径などの微視的特性が考慮されている.多孔質体の降伏条件であるため,成形中の密度変化が考慮されている.構成式を用いて,モーメントおよび力の釣合いを連立させることによって剛塑性有限要素法の定式化を行った.定式化では,速度だけでなく,粉末粒子の微視的回転も変数になる.導かれた剛塑性有限要素法の定式化に従って計算機シミュレータを開発し,金型を用いた圧粉成形プロセスを計算できるようにした.粉末粒子の微視的回転を考慮しない従来の方法によるシミュレーションも行い,粒子回転が変形特性に及ぼす影響を調べた.その結果,粒子径が十分に小さいと回転の影響はほとんどないが,通常の金属粉末粒子径になると工具角部付近で密度分布が変化した.本解析法は,連続体力学に微視的特性を導入するものであり,今後の発展性が期待できる.