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

基本信息

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

项目摘要

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。

这项研究旨在扩大纳米引导方法的应用范围，这是一种评估本地区域机械性能的方法，通过利用计算机科学并在各种情况下模拟凹痕。今年，我们开发了一种使用纳米压力（压痕负荷弛豫），可以评估表现出功率定律变形的粘弹性塑料体的粘弹性变形特性。具体而言，我们提出了一个方程式，以量化负载松弛状况来量化缩进器周围的堆积或沉没，并且揭示了可以使用从接触投影中计算出的横截面区域来估算缩进器下方压力的放松行为，并且可以从指数组件和非指数组件和非压力成分组成的组成和不合时宜的组合计算出蠕变常数。但是，这些个体的定量关系是结构的，因此除非已知其他参数，否则不能计算它们。这项研究提出了可以确定所有道路参数的协议。这项研究结果不仅在国际固体和结构杂志上接受了238 [1]，111417），而且还因其在2022年国际材料与加工国际会议上的演讲而受到高度赞扬，并在机械工程师日本机械工程师的日本机械材料处理部门获得了第100个一般奖项（出色的演讲论文）。