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金属材料の力学挙動の研究とそのモデリング

目的

一見,人類が十分に使いこなしているように見える金属材料ですが,現在においても不明な点が多くあります.これらを解明し,材料の変形や破壊の様子の一部始終をコンピュータで解けるようにすることで,安全性の高い材料・構造の開発に貢献することを目指します.

概要

従来の材料力学(弾塑性力学)には,寸法の影響が含まれてません.寸法と荷重が相似の場合,小さい物体を解いたつもりでも,大きい物体の場合と同じ解が得られてしまいます.実際には,マイクロメートル寸法域では,通常では見られない特徴的な挙動が得られることが知られています.本研究では,金属材料の塑性変形の素過程である転位の運動と蓄積に遡ってミクロンスケールの塑性理論の構築を目指します.さらに,それを用いて,微細内部構造を有する金属材料の強度発現機構の解明を目標としています.一般に,寸法が小さくなると材料は強くなると言われてきました.例えば,結晶粒サイズがマイクロメートルオーダーより小さくなると多結晶体の強度は著しく増大すると言われています.しかしならが,これは経験則であり,その物理的理由は現在まで明らかになっていませんでした.本研究で開発する理論が実用のものとなれば,金属材料の強度発現機構を理論的に解明することができ,その知見を利用すれば,従来にない高い性能の材料を開発することが可能となります.

関連サイト

Kuroda laboratory

代表者、担当組織

黒田 充紀

担当学部

工学部

連絡先

kuroda@yz.yamagata-u.ac.jp

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