The Smallest Fabrication of Ultra Fine Wires by using Wiredrawing Technique: Computational Mechanics Approach

使用拉丝技术制造最小的超细线：计算力学方法

• 批准号: 21K03759
• 负责人: 齋藤 賢一
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kansai University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03759/
• 关键词: 伸線加工; 分子動力学; 計算力学; 塑性変形; マイクロ・ナノワイヤ; 金属材料; マルチスケール解析; 塑性加工

本研究では、棒・線（ワイヤ）に対する伸線加工について、計算力学シミュレーションを用いて、加工原理の追求、およびナノレベルの材料の構造・特性の変化を調べる方法論の構築を行う。具体的な材料での適用可能性も示し、今後の微細なワイヤ形状材料の製造への応用を目指す。第1度目に引き続き、第2年度目は、主に以下の各内容を遂行した。(1)原子レベル解析によるナノサイズワイヤの伸線製造可能性の検討：当初の純鉄（α-Fe）ワイヤの伸線加工の分子動力学（MD）解析モデルの構築と加工解析に加えて、難加工材として知られる純マグネシウム（Mg）またはMg合金ワイヤに対するナノサイズで伸線加工の可能性と得られる微細組織の発展を検討した。純Mgの単結晶のMDモデルを作成し、円錐型ダイスの中を通して塑性変形させるシミュレーションを行った。伸線方向を六方最密構造のc軸方向に対して、0°～90°に変化させ、双晶または転位の発生と進展の伸線方向への依存性を定量的に評価した。他研究者の実験による、われわれの伸線モデルと同サイズの試験片の単軸引張試験結果と比較したところ、伸線方向とc軸が45°の方位差となる場合に最も塑性変形を促し、伸線しやすいことがわかった。(2) 超微細ステンレスワイヤの計算再現性に関する検討：超微細ステンレスワイヤに関して、連続パスでの有限要素法（FEM）解析を行い、パス進行に伴う塑性ひずみおよび残留応力を評価した。今期はとくに、各パスで線材表層に生じる硬化領域の進展を材質モデルの設定により表現し、硬化層を順次設けたときの塑性ひずみの重畳の様子を観察した。各硬化層間、未硬化層との界面でひずみの急峻な増減は出るものの、硬化層を超えて内層にひずみが増加する傾向が得られた。今後予定している、硬化の物理的メカニズムを陽的に含められる結晶塑性FEM解析（CPFEM）やMDの導入の準備が整った。

在这项研究中，我们将使用计算力学模拟来追求杆和电线上的电线绘制的加工原理，并构建一种方法，以研究纳米级材料的结构和性质的变化。它还显示了在混凝土材料中应用的可能性，并旨在应用于未来的细线形材料的生产。在第一届会议上，在第二会计年度中，以下是主要进行的。 （1）研究使用原子水平分析研究纳米电线的可行性：除了对绘制纯铁（α-FE）电线的分子动力学（MD）分析模型的构建和处理分析外，我们还检查了纳米化线的可能性，以及可以为纯麦克尼斯（MG）绘制的纳米结构以及绘制的微观结构的开发（MG）或MG（MG）的可能性（MG）。创建了一个纯MG单晶的MD模型，并进行了模拟，以通过圆锥模束将晶体变形。相对于六角形最接近结构的C轴方向，电线绘图方向从0°更改为90°，并定量评估了双重或脱位发生和发育对电线图方向的依赖性。与与线图模型相同的测试样品的单轴拉伸测试的结果相比，我们发现当绘图和C轴方向与图形和C轴方向不同时，塑性变形最有可能促进和导线绘图。 （2）对超细不锈钢导线的计算可重复性的研究：对超细不锈钢线进行有限元方法（FEM）分析，以评估塑性应变和与Pass的进展相关的残留应力。这个季节，我们表达了每次通过材料模型设置的电线表面上发生的硬化区域的进展，并在依次提供硬化层时观察到塑性应变的重叠。尽管应变在硬化的层和与未经许层的层之间急剧增加并急剧减少，但菌株趋于增加内层超出硬化层的趋势。现在可以使用未来的准备工作，用于引入晶体塑料FEM分析（CPFEM）和MD，它们可以积极地包括硬化的物理机制。

项目成果

Fe-Cr 二元系合金の塑性変形に伴う動的回復・動的再結晶に関する分子動力学的研究

Fe-Cr二元合金塑性变形动态回复和动态再结晶的分子动力学研究

• 发表时间: 2021
• 作者: 李響;齋藤賢一;宅間正則;高橋可昌;佐藤知広
• 通讯作者: 佐藤知広

マグネシウムにおけるナノ伸線の MD解析

镁纳米拉丝的MD分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 壬生 慎一朗;齋藤 賢一;宅間 正則;高橋 可昌;佐藤 知広
• 通讯作者: 佐藤 知広

高精度な極細線の冷間伸線加工のためのFEM 解析 ― 引張および捻回変形解析による機械的特性の理解 ―

超细线高精度冷拉丝的有限元分析 - 通过拉伸和扭转变形分析了解机械性能 -

• 发表时间: 2021
• 作者: 斉藤拓海;齋藤賢一;宅間正則;高橋可昌;佐藤知広
• 通讯作者: 佐藤知広

, Shear Deterioration of the Hierarchical Structure of Cellulose Microfibrils under Water Condition: All-Atom Molecular Dynamics Analysis

, 水条件下纤维素微纤维分级结构的剪切破坏：全原子分子动力学分析

• DOI: 10.3390/applmech4010013
• 发表时间: 2023
• 期刊: Appl.Mech.
• 作者: Y.Izumi;K.Saitoh;T.Sato;M.Takuma and Y.Takahashi
• 通讯作者: M.Takuma and Y.Takahashi

Drawing

绘画

• DOI: 10.32277/plastos.5.56_522
• 发表时间: 2022
• 期刊: PLASTOS
• 作者: Musaddiq Al Ali;Masatoshi Shimoda;福田将眞・末岡 茂・梶田侑弥・鏡味沙耶・横山立憲・田上高広;齋藤賢一(執筆代表者：伸線技術分科会情報委員会)
• 通讯作者: 齋藤賢一(執筆代表者：伸線技術分科会情報委員会)