Development of the analysis on nanoindentation to evaluate mechanical properties using computational science

使用计算科学评估机械性能的纳米压痕分析的发展

• 批准号: 22K04701
• 负责人: 赤津 隆
• 金额: $ 2.25万
• 依托单位: Saga University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04701/
• 关键词: ナノインデンテーション; クリープ変形; 有限要素法; 粘弾塑性体; 非線形粘弾塑性体; 基板上薄膜; 力学的異方性

本研究ではコンピュータサイエンスを活用し、様々な状況下におけるインデンテーションをシミュレーションすることにより、局所領域の力学特性評価法であるナノインデンテーション法の適用範囲の拡大を目指すことを目的としている。今年度は、非線形粘弾性変形の一種である、べき乗則クリープ変形を示す粘弾塑性体の粘性変形特性をナノインデンテーション（インデンテーション荷重緩和）で評価する方法を開発した。具体的には、荷重緩和の状況から圧子周囲のpile-upまたはsink-inを定量化する式の提案、それから算出される接触投影断面積を用いて圧子直下の平均圧力の緩和挙動を推定し、その指数関数成分からクリープ定数を、非指数関数成分から応力指数を求めることができることを明らかにした。ところが、これら個々の定量的関係は、他のパラメータが既知でないと算出できない構造になっている。本研究では、全ての道パラメータを決定できるプロトコルを提唱している。この研究成果は学術論文誌（International Journal of Solids and Structures, 238 [1], 111417）に受理されたばかりでなく、国際会議（International Conference on Materials & Processing 2022）での発表は高く評価され、第100期日本機械学会機械材料・材料加工部門の部門一般表彰（優秀講演論文部門）を受賞することとなった。

This study で は コ ン ピ ュ ー タ サ イ エ ン ス を appropriate し, others 々 な condition に お け る イ ン デ ン テ ー シ ョ ン を シ ミ ュ レ ー シ ョ ン す る こ と に よ り, bureau の mechanical properties evaluation method of 価 で あ る ナ ノ イ ン デ ン テ ー シ ョ ン の applicable van 囲 の company, big を refers す こ と を purpose と し て い る. Our は, nonlinear stick 弾 の - form a で あ る, べ き 乗 is ク リ ー プ stick - shaped を shown す 弾 plastic body の viscous - shape features を ナ ノ イ ン デ ン テ ー シ ョ ン (イ ン デ ン テ ー シ ョ ン load alleviation) で review 価 す る method を open 発 し た. Specific に は, the condition of load alleviation の か ら 圧 son weeks 囲 の running - up ま た は sink - in を quantitative す る の proposal, そ れ か ら calculate さ れ る contact projection area を use い て 圧 son straight down の average pressure の ease 挙 を presumed し, そ の index number of masato composition か ら ク リ ー プ destiny を, the index number of masato composition か ら を 応 force index Youdaoplaceholder0 める とがで る る る とを Ming ら とを に た た た. と こ ろ が, こ れ ら a 々 の quantitative masato は, he の パ ラ メ ー タ が already know で な い と calculate で き な い tectonic に な っ て い る. This study で は, whole て の way パ ラ メ ー タ を decided で き る プ ロ ト コ ル を mention sing し て い る. The International Journal of Solids and Structures, 238 [1] 111417) に accepts されたば に でなく でなく International Conference on Materials & Processing 2022) で で published く high く evaluation 価され, general commendation of the 100th issue of the mechanical Materials and Materials Processing Division of the Japan Mechanical Society <e:1> division (Outstanding presentation and paper division) を Award する ととなった ととなった.

项目成果

インデンテーション荷重緩和によるべき乗則クリープパラメータの評価

通过压痕载荷松弛评估幂律蠕变参数

• 发表时间: 2022
• 作者: Takashi AKATSU;Yoshihiro AKIMOTO;Yutaka SHINODA;Fumihiro WAKAI;赤津 隆
• 通讯作者: 赤津 隆

Numerical analysis of point-sharp indentation-load relaxation simulated using the finite-element method to characterize the power-law creep deformation of a visco-elastoplastic solid

• DOI: 10.1016/j.ijsolstr.2021.111417
• 发表时间: 2022-01-10
• 期刊: INTERNATIONAL JOURNAL OF SOLIDS AND STRUCTURES
• 影响因子: 3.6
• 作者: Akatsu, Takashi;Akimoto, Yoshihiro;Wakai, Fumihiro
• 通讯作者: Wakai, Fumihiro

Characterization of the power-law creep deformation in a visco-elastoplastic solid using point-sharp indentation-load relaxation simulated with the finite-element method

使用有限元法模拟的点锐压痕-载荷松弛来表征粘弹塑性固体中的幂律蠕变变形

• 发表时间: 2022
• 作者: Takashi AKATSU;Yoshihiro AKIMOTO;Yutaka SHINODA;Fumihiro WAKAI
• 通讯作者: Fumihiro WAKAI