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微細複合組織鋼材の延性特性を支配する材料損傷挙動の解明

阐明控制微复合钢材料延展性的材料损伤行为

基本信息

批准号：
16760570
负责人：
大畑充
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

複合組織鋼(ここではフェライト-パーライト二相組織を有する鋼材)を取り上げ,延性き裂発生までの損傷プロセスについて,異なる多軸応力場で引張り負荷を受ける試験を用いて観察を行った。延性き裂の発生は,不均質な微視二相組織形態の影響を受け,二相境界における軟質材側(フェライト相側)におけるマイクロボイド(約1μm程度)発生に支配されることを見いだした。この傾向は,歪負荷中の応力多軸度が異なる場合においても同様であった。このような観察結果から,不均質な二相組織形態に起因した応力/歪場の局在化挙動の再現,さらにはそれに伴う局所的なマイクロボイド発生までの材料損傷のモデル化を通じて,延性特性に影響を及ぼす材料損傷挙動が明確にされるものであることが明らかにされた。以上のような損傷プロセスの実験・観察から,対象鋼材における二相組織のランダム分布特性を再現することの重要性が示され,Voronoi tessellation法を利用した三次元二相組織構造モデルの構築法を開発し,三次元弾塑性FEM解析に供した。一方,材料中のミクロボイド発生までの損傷モデルを仮想・提案し,二相組織構造モデルを用いたFEM解析に導入した。これは,不均質組織に起因して応力/歪が局在化した領域でマイクロボイドが発生するまでのナノ/サブミクロンサイズのボイドの発生や成長を損傷と捉え,その損傷度は塑性歪と応力多軸度により促進され,それに伴い材料強度(降伏強度)が低下するという損傷・強度連成モデルである。ここで,解析対象の全要素寸法を,実験で延性き裂発生直前の負荷レベルで生じ始めたマイクロボイドとほぼ同じ寸法である1μmとすることにより,損傷の進展からミクロボイドの発生,さらにはその後のミクロボイドの相互作用にも起因した延性き裂発生挙動のシミュレーションを行った。異なる多軸応力状態下で歪(マクロ相当塑性歪)を付与したときの損傷状況を比較した。ボイドの形成挙動ないしはそれらが連結して形成される延性き裂のプロファイルが応力多軸度によって異なるという実験結果を再現でき,実験・観察から推察された延性特性を支配する材料損傷挙動の妥当性が示された。

Composite structure steel (steel with two-phase structure) is selected from the upper layer, ductile cracking occurs, damage occurs, and different multiaxial force fields are used to detect tensile loads. Ductile crack development is affected by heterogeneous Weishi app two-phase morphology, and two-phase boundary development is dominated by soft material side (phase side). This tendency is different from that of the force in the oblique load. The results show that the inhomogeneous two-phase microstructure causes the occurrence of stress/distortion field and the reproduction of material damage caused by stress/distortion field, and the influence of ductility characteristics and material damage behavior are clear. The importance of reproducing the distribution characteristics of two-phase microstructure in steel is shown by the above observation. Voronoi tessellation method is developed by using three-dimensional two-phase microstructure and three-dimensional plastic FEM analysis. On the one hand, the damage caused by the occurrence of a defect in a material is proposed, and on the other hand, the two-phase structure is introduced by FEM analysis. This is due to the heterogeneity of the tissue, the stress/distortion in the field of transformation, the damage/distortion in the field of transformation and growth, the damage, the plasticity, the stress, the multi-axial degree, the promotion, the material mechanics (yield strength), the damage and strength. This analysis of the total element size method of the object, the implementation of the ductile crack development before the load cycle, the initial damage, the development of damage, the development of damage, the interaction between the two, the cause of ductile crack development, the development of damage. Compare the damage status under different multiaxial forces. The actual results are reproduced due to the fact that the deformation caused by the joint formation of the joint may vary due to the multiaxiality of the force, and the validity of the material damage deformation controlled by the observed and inferred ductility characteristics is demonstrated.