相変態による自己制振および励振効果をもつスマート材料開発のための基礎研究

通过相变开发具有自阻尼和激励效应的智能材料的基础研究

基本信息

批准号：
14750068
负责人：
岩本剛
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

相変態,変形による熱発生と相まって振動制御現象は複雑化するものと考えられるため,相変態による振動制御のメカニズムの解明,振動制御現象の発生条件等を検討するためには数値シミュレーションによるアプローチが有効である.本研究では,マルテンサイト変態を生じる材料としてTRIP鋼を選び,強制振動下における振動試験を行い,数値シミュレーション結果の妥当性を評価する.さらに,巨視的構成式を用いた数値シミュレーション結果に基づいて,振動制御に最適な微視組織をセル・オートマトン法を用いて求める.これらの結果を総合し,TRIP鋼の自己振動制御機能の発現を目指し,振動制御機能を最適化するよう材料設計への指針を得る.今年度は申請時に計画した"シミュレーション結果の妥当性の検証と自己振動制御効果の実現化"を行う"実験系"および"セル・オートマトン法による自己振動制御効果を持つ最適組織形態の検討"を行う"微視セル・オートマトンシミュレーション系"を遂行した.前年度においてシミュレートした結果を踏まえて,実際にスプリットホプキンソン棒試験機を用いて衝撃引張,圧縮試験を行った.この際,実験は外部機関保有の施設の実験装置により行った.同時に,今回申請の体積抵抗率測定装置によりマルテンサイト相体積分率の時刻暦応答,ならびに温度を一定とするため恒温槽を試作し,熱電対により温度も併せて測定した.温度,変形速度等,試験条件を変化させた一連の試験により,TRIP鋼の自己振動制御効果を調査した.加えて,前年度作成した組織形成シミュレーション用基本プログラムにより初期結晶方位の異なる場合の組織形成シミュレーションを行い,マルテンサイト相の微視組織は母相の初期結晶方位にかなり依存することを明らかにした.また,Voronoi多角形分割により多結晶を表現する組織形成シミュレーション用基本プログラムを作成した.

由于振动控制现象被认为是由于变形而引起的相变和热产生的组合而变得复杂的，因此数值模拟方法有效地通过相变阐明了振动控制的机制，并检查了振动控制现象的条件。在这项研究中，将Trip Steel选择作为产生马塞西氏菌转化的材料，并在强制振动下进行振动测试以评估数值模拟结果的有效性。此外，基于使用宏观本构方程的数值仿真结果，我们使用单元格自动机方法来确定用于振动控制的最佳微结构。通过结合这些结果，我们旨在开发跳闸钢的自振动控制功能，并获得材料设计指南以优化振动控制功能。今年，我们将进行一个实验系统，以“验证仿真结果的有效性，并实现应用时计划的自我振动控制效应”，并“对使用细胞自动机方法进行自振动控制效果的最佳组织形式进行检查”。进行了“视觉单元/自动机仿真系统”。基于上一年的模拟结果，实际上使用拆分 - 霍普金森rod测试仪进行了冲击拉伸和压缩测试。此时，使用外部发动机拥有的设施中使用实验设备进行了实验。同时，构建了一个恒定的温度室，以保持马氏体相体积分数的字母顺序响应，并使用热电偶测量温度。通过一系列的测试条件在温度，变形速度等方面进行了不同的测试条件，研究了Trip钢的自我振动控制效果。此外，使用具有不同初始晶体取向的组织形成模拟的基本程序进行了组织形成模拟的基本程序，并且发现Martensitic相的微观结构显着依赖于最初的Crystrix imprixtrix，并表明其微观结构显着依赖。此外，Voronoi多边形分裂创建了代表多晶的组织形成模拟的基本程序。