二層薄膜構造材の三角すい圧子による押し込み解析

使用三棱锥压头对两层薄膜结构材料进行压痕分析

• 批准号: 07750120
• 负责人: 糸数 真哉
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: University of the Ryukyus
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750120/
• 关键词: 三角すい圧子; 有限要素法; 弾性; 塑性; 超微小硬度法

磁気ディスクやフロッピ-ディスクに代表される薄膜構造材の薄膜部分の機械的性質は,従来の引張試験や曲げ試験では測定が困難である.現在,薄膜部分の機械的性質の評価法として三角すい圧子による押込み試験が注目され,そのための研究が数多く行われている.報告者は,これまで三次元有限要素法による三角すい圧子押込み解析に関する研究を行なってきた.そして,均質材料に対する三角すい圧子弾塑性押込み解析のための有限要素プログラムの開発に成功した.本研究では,これまでの均質材料を対象とした解析プログラムを二層薄膜構造材の三角すい圧子押込み解析プログラムへ拡張した.まずはじめに,均質材の要素分割部分の表面に薄膜部分の要素分割を付け加えた自動要素分割プログラムの作成を行った.作成した要素分割プログラムにより1つの母材部分の材料に対して2種類の薄膜部分の材料の組合わせによる三角すい圧子押込み解析を行った.その結果,圧子押込み量が膜厚の0.13〜0.2程度から荷重と押込み変移関係に母材の影響が表れることが分かった.ところが,圧子の押込み量が深くなると要素分割の粗な部分の影響を受けてしまうことが分かった.また,要素分割パターンの問題点として,圧子先端の接触要素(原点に接触している要素)が一個でるために要素の変形限界が存在し,そのために解析可能な三角すい圧子の先端角が限られてしまうことが分かった.これらの問題点を解析した要素分割プログラムを作成しており,現在は,母材部分の要素分割プログラムが完成している.今後,薄膜部分の要素分割を行う予定である.以上の要素分割プログラムの開発および解析結果のデータ整理等は,平成7年度科学研究費補助金によるパソコンおよび周辺機器等によって効率的に行うことができた.

薄膜结构（例如磁盘和软盘）的薄膜部分的机械性能很难使用常规的拉伸测试和弯曲测试来测量。当前，使用三角形锅凹痕的凹痕测试一直在吸引人们的注意，作为评估薄膜部分的机械性能的一种方法，并且已经进行了许多研究来做到这一点。记者以前已经使用三维有限元方法对三角板缩进器进行了研究。他成功地制定了一个有限元程序，用于分析用于均匀材料的三角形锅凹痕。在这项研究中，针对双层薄膜结构材料的三角形锅凹痕缩进器分析计划已扩展到均质材料的分析程序。首先，创建了一个自动元素拆分程序，其中将薄膜部分的元素分裂添加到均匀材料元素分裂的表面。创建的元素拆分程序包括一组两种类型的薄膜零件，用于一种基本材料的材料。我们使用比对进行了三角形窗格缩进器分析。结果，发现基本材料的影响出现对载荷和压痕变化关系，从膜厚度约为0.13至0.2。但是，发现基本材料的影响会出现在缩进器的缩进器深度变得更深并且元素划分的粗糙部分受到影响时，基础材料的影响会出现。此外，作为元素分裂模式的问题，该元素存在变形极限，因为可以分析一个触点元素（元素接触原点），因此可以分析的三角形窗格凹痕的尖端角度受到限制。我们创建了一个分析这些问题的元素部门程序，现在已经完成了基本材料的元素分割程序。我们计划将来将薄膜部分分开。在科学研究授予的赠款中，可以使用计算机和外围设备等有效地进行上述元素部门计划和分析结果的数据布置的开发。1995年。