非接触ひずみ測定システムによる金属板材の大ひずみ二軸応力試験方法の開発

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本研究は、金属板材に曲げと溶接を加えた円管試験片に軸力と内圧を負荷することによって、金属板材の二軸引張塑性変形特性を測定する手法を活用し、自動車用鋼板の塑性変形挙動および成形性を明らかにしている。平成28年度は研究計画に従い、 (1)成形限界数値解析に及ぼす降伏関数の影響、(2)ひずみ速度依存性構成式の影響についての研究を遂行し、さらに(3)成形限界応力線を用いた成形解析の割れ予測の高精度化も取り組んだ。(1) 成形限界数値解析に及ぼす降伏関数の影響：デジタル画像相関法を用いて、単軸引張試験における塑性ひずみ速度比（r値）の変化を測定し、それを考慮した異方硬化モデルと考慮しない異方硬化モデルを用いて、成形限界数値解析を実施した。成形限界線をより高精度に予測するためには、r値の変化も含めた材料の塑性変形特性すべてを考慮するパラメータ決定が不可欠であることを明らかにした。(2) ひずみ速度依存性構成式の影響：2種類のひずみ速度依存性構成式を用いて、成形限界解析結果に及ぼす影響を比較した。ひずみ速度依存性構成式の影響は、ひずみ速度を変化させたときの成形限界解析結果に大きく現れることを明らかにした。また、加工硬化式同定に対し、ひずみ速度依存性構成式の影響を検討した。パラメータの自由度が高いために、安定した組み合わせが得られなかった。パラメータ決定手法の構築が課題として残った。(3) 成形限界応力線を用いた成形解析の割れ予測の高精度化：成形限界応力の破断判定基準としての有効性を検証するため、穴広げ成形試験および解析を行い、成形限界ひずみおよび成形限界応力に基づいた破断判定を比較した。成形限界応力を用いれば、実験において測定された穴縁割れが予測でき、破断判定手法として有用である一方で、従来用いられる成形限界ひずみは穴縁割れを予測できず、破断判定手法としては不適であることが示された。