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材料内部の微視組織形成と巨視的力学特性評価に関する数値解析モデルの構築

材料内部微观结构形成数值分析模型的构建及宏观力学性能评价

基本信息

批准号：
18760081
负责人：
上原拓也
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Yamagata University (2007)Nagoya University (2006)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,工学的に利用される金属材料における微視組織形成過程のシミュレーションと,形成された微視組織を持つ材料の巨視的力学特性評価に関する数値解析モデルの構築を行うことを目的とし,主にフェーズフィールドモデルによる微視組織形成過程における相・温度・応力/ひずみの連成解析に関する基礎式を構築した.また,有限要素法による数値解析を行うことによって,微視組織が形成される過程における応力変化および残留応力生成のシミュレーションを行った.特に,本年度においては,従来の固相変態モデルに加え,凝固組織形成過程における応力生成過程のシミュレーションを行い,デンドライトのような複雑な形態を有する微視組織内の応力分布を明らかにした.全体が凝固した状態における残留応力は,デンドライトの形状や分布に依存し,平均的には同程度の応力でも,局所的な応力の最大値が大きく異なることを示した.これによって,巨視的材料強度が微視組織に大きく依存していることが明らかになった,また,より微視的なアプローチから,結晶粒界における材料挙動のモデル化を図るため,結晶粒界をモデル化した分子動力学シミュレーションを行い,微視組織形成過程における粒界挙動を調べた.様々な結晶方位を有する粒界モデルを作成し,粒界を成す結晶方位差に依存した粒界エネルギーを求めるとともに,原子の再配列による粒界の形状,形態変化の解析を行った.その結果,粒界エネルギーを用いることによって,粒界の安定性や動的な結晶再配列の予測がある程度可能であることを示した.

This study is aimed at constructing the fundamental equations for the analysis of the phase, temperature, stress, and mechanical properties of Weishi app tissues formed in metallic materials. The finite element method is used to analyze the numerical value of the Weishi app. In particular, in this year, the solid phase change process, the stress generation process and the stress distribution in the Weishi app tissue during the solidification tissue formation process have been clearly demonstrated. The residual force of the whole solidification state depends on the shape and distribution of the particles, and the average residual force is the same as the maximum residual force of the whole solidification state. In this paper, macroscopical mechanics of materials depends on microscopical organization, microscopical organization, crystalline grain boundary, molecular dynamics, microscopical organization, microscopical organization, micro The crystal orientation is dependent on the crystal orientation, and the grain boundary is determined by the atomic rearrangement. The results show that the stability of grain boundary and the prediction of crystal rearrangement are possible.