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。

本研究旨在利用计算机科学并模拟各种条件下的压痕，扩大纳米压痕法的应用范围，纳米压痕法是一种评估局部区域力学性能的方法。今年，我们开发了一种使用纳米压痕（压痕载荷松弛）来评估表现出幂律蠕变变形（非线性粘弹性变形的一种）的粘弹性塑料材料的粘性变形特性的方法。具体来说，我们提出了一个公式，根据载荷松弛情况来量化压头周围的堆积或下陷，并使用根据该公式计算的投影接触横截面积来估计压头正下方的平均压力的松弛行为结果表明，蠕变常数可以由指数分量确定，应力指数可以由非指数分量确定。然而，除非知道其他参数，否则这些单独的定量关系具有无法计算的结构。在本研究中，我们提出了一种可以确定所有道路参数的协议。该研究成果不仅被学术期刊接收（International Journal of Solids and Structures, 238 [1], 111417），还在国际会议（International Conference on Materials & Process 2022）上发表，受到高度评价并获奖第100篇论文荣获日本机械学会机械材料及材料加工部门一般奖（优秀演讲论文类别）。