板状傾斜機能材料の非弾性変形挙動の解析

板状功能梯度材料非弹性变形行为分析

• 批准号: 06750708
• 负责人: 高橋 智
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Tokyo Metropolitan University
• 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: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06750708/
• 关键词: 傾斜機能材料; 降伏・ひずみ硬化; クリープ変形; 応力緩和

熱応力の緩和を目的とした傾斜機能材料(FGM)の変形挙動を明らかにするために,球形第2相粒子を分散させた板状傾斜機能材料のモデルを拡張し,構成相である母相(金属相)と第2相粒子(セラミックス相)の降伏・ひずみ硬化特性およびクリープ変形を考慮した解析手法を開発した.この解析法を用いて,FGMの変形挙動に及ぼす各相の機械的性質(ヤング率,非弾性変形挙動等),第2相粒子の分布形状等の影響を検討した.その結果を以下に示す.ただし,ここでは力学的条件として面外変形を拘束し,母相側表面を冷却,第2相側表面に加熱・冷却の熱負荷を与えた場合を想定する.A)冷却側(金属相リッチな領域)の応力状態加熱時に引張応力が作用する.この応力は母相のヤング率が小さいほど軽減されるが,最も影響を及ぼす因子は母相の降伏・ひずみ硬化挙動である.即ち,降伏強度が低い材料ほど応力を緩和することができ,冷却時に生じる圧縮応力も再降伏によって軽減できる.B)加熱側(セラミックス相リッチな領域)の応力状態加熱時に圧縮応力が作用する.この応力を軽減させるためには,1)ヤング率の小さい第2相,2)熱膨張率の大きい母相,3)母相の割合が多くなる第2相分布形状,等を用いることが有効である.しかし第2相の非弾性挙動による応力緩和は注意すべきである.脆性的なセラミックスでも高温に長時間曝されるとクリープ変形し応力緩和を生じる.このとき生じたクリープひずみは冷却過程で加熱側に引張応力を発生させ,セラミックス表面から縦割れを引き起こす原因となる.したがって微細な粒径を用いることはクリープ変形や超塑性変形を考慮すると有効とは言えない.FGMを設計する際,セラミックスの強度と非弾性変形挙動のバランスから粒径の大きさを考慮する必要がある.※研究成果は,現在投稿準備中である.

For the purpose of relaxation of thermal stress, the deformation behavior of a plate-like inclined functional material (FGM) is characterized by the dispersion of spherical second-phase particles, the deformation behavior of a plate-like inclined functional material (FGM), the relaxation of constituent phases, and the degradation and hardening characteristics of second-phase particles (metallic phase). This analytical method is used to investigate the influence of the shape change of FGM and the mechanical properties of each phase (such as the rate of rotation, the non-linear shape change, etc.), and the distribution shape of the second phase particles. The results are shown below. The mechanical condition is that the out-of-plane deformation is restrained, the surface of the parent phase is cooled, and the surface of the second phase is heated and cooled. The thermal load is determined.A) The stress state of the cooling side (metal phase) is affected by the tensile force during heating. The force of the parent phase is reduced, and the maximum influence factor of the parent phase is reduced. That is, the voltage drop strength is low, the material pressure is relaxed, the pressure is reduced when cooling, and the pressure is reduced again.B) The pressure state of the heating side (the phase is different from the field). 1) the second phase of the low rate of thermal expansion, 2) the high rate of thermal expansion, 3) the distribution shape of the second phase of the high rate of thermal expansion, etc. The second phase of the non-linear motion is the stress mitigation. Brittle materials are exposed to high temperature for a long time. This is the reason why the tensile force on the heating side occurs during the cooling process. FGM is designed to take into account the strength and non-plastic deformation of the particle size.※ Research results, submission preparation now.