マイクロマシン用強度設計指針の構築

微型机械强度设计指南的构建

• 批准号: 09875033
• 负责人: 野口 博司
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09875033/
• 关键词: 原子間力顕微鏡; 分子動力学; マイクロマシン; マイクロ強度試験; 単結晶; 不連続体力学

本研究では,マイクロマシンの強度設計の際に必要な以下の二つを行った。1.微小材料の強度データをとるための強度試験機の試作とそれの破壊その場観察への応用原子スケールでの観察が可能な原子間力顕微鏡の下で,強度試験が可能な微小強度試験機を作製した。そして実際に,3%Si-Fe単結晶の疲労試験に用い,その疲労損傷過程を原子間力顕微鏡で観察することによって,単結晶材料の疲労機構を明らかにした。2.原子寸法に近いスケールの微小構造体の強度解析法の開発分子動力学を連続体と合理的に接合した(MD+MM)モデルを提案し,さらに(MD領域移動モデル)を展開し,実用レベルの解析を可能にした。この方法を用いて,単結晶タングステンの延性-脆性遷移現象を全く実験常数を用いないシミュレーシヨンで解析可能であることがわかった。これらの成果は大変初歩的なものであるが,二つの成果により,マイクロマシンを設計する際に固有な材料試験及び解析が必要であり,さらにそれが本研究に基づけば構築可能であることが明らかになった。

在本研究中，我们执行了设计微型机械强度所需的以下两个步骤。 1.获得微小材料的强度数据的强度试验机原型及其在断裂现场观察中的应用在原子力显微镜下进行强度测试的微观强度试验，可以在原子尺度上进行观察，创建了一台机器。通过实际使用该单晶材料进行3% Si-Fe单晶的疲劳试验，并利用原子力显微镜观察疲劳损伤过程，阐明了该单晶材料的疲劳机理。 2. 开发接近原子尺寸的微观结构的强度分析方法我们提出了将分子动力学与连续体合理结合的（MD+MM）模型，并进一步扩展了（MD域运动模型），这使得分析成为可能。实用水平。使用该方法，发现可以在不使用任何实验常数的情况下通过模拟分析单晶钨中的韧脆转变现象。尽管这些结果非常初级，但它们表明在设计微型机器时，特定的材料测试和分析是必要的，并且可以基于这项研究来构建。

项目成果

尾田・野口・古谷・東田: "AFMISEM観察に基づく疲労き裂伝ぱ機構の研究(Fe-3.2%Si単結晶におけるストライエーション形成域での検討)" 日本機械学会第75期通常総会講演会. 1030-1031 (1998)

小田、野口、古谷、东田：“基于AFMISEM观察的疲劳裂纹扩展机制的研究（Fe-3.2%Si单晶中的条纹形成区域的研究）”在日本机械工程学会第75届常务大会上的演讲。 1030 -1031 (1998)

尹・野口: "AFMによる炭素鋼の高サイクル疲労粒内き裂発生の観察" 日本機械学会第75期通常総会講演会. 1020-1021 (1998)

Yoon 和 Noguchi：“使用 AFM 观察碳钢中高周疲劳晶内裂纹萌生”在日本机械工程学会第 75 届普通大会上的演讲 1020-1021（1998 年）。

古谷・野口: "(分子動力学+マイクロメカニクス)接合モデルによるき裂進展シミュレーシヨン" 日本機械学会論文集A編. 64巻618号. 200-206 (1998)

Furuya 和 Noguchi：“使用（分子动力学 + 微观力学）粘合模型进行裂纹扩展”，日本机械工程师学会会刊，A 版，第 64 卷，第 618 期。200-206（1998 年）。