多相組織における疲労き裂発生の統計モデリング
【研究キーワード】
疲労き裂発生 / 破壊力学 / 結晶塑性 / 空間相関関数 / 鉄鋼 / チタン合金 / マグネシウム合金 / 逆問題解析 / 逆解析 / 統計モデリング / その場観察 / 複相材料
【研究成果の概要】
本研究では、結晶塑性論に基づく有限要素解析と種々の統計モデリング手法（空間相関関数や畳み込みニューラルネットワーク）を組み合わせることで、少ない実験数で疲労性能を予測する手法、そして疲労を支配する組織因子を抽出する手法を提案した。具体的には、疲労き裂発生を予測する物理モデルの提案、空間相関関数や畳み込みニューラルネットワークをベースとした統計モデリングの適用、疲労性能を支配する組織因子の抽出を行った。この提案手法を用いることで、鉄鋼を中心とした多相組織を有する金属材料について、疲労性能と微細構造の関係を明らかにした。
【研究の社会的意義】
本研究では、空間相関関数を用いて、二相組織の分布状態を定量化するところに特色がある。従来は、第二相の体積分率や、マトリックスと第二相の強度比といったマクロな組織因子が使用されてきたが、疲労の問題では局所的な変形挙動が重要である。そこで本研究では、２点空間相関関数を用いて、多相組織の局所的な分布状態を含む形で、組織因子を数値化する。この手法は三相以上の多相組織にも拡張可能であるため、多くの実用材料に適用可能であり、統一的な疲労予測手法の提案が期待できる。
【研究代表者】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2019-04-01 - 2021-03-31
【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)