Simulation on nanostructured metals based on multiscale crystal plasticity considering effect of grain boundary

粒界の影響を考慮したマルチスケール結晶塑性モデルに基づくナノメタルに関するシミュレーション

青柳 吉輝; 下川 智嗣*; 志澤 一之*; 加治 芳行  

Aoyagi, Yoshiteru; Shimokawa, Tomotsugu*; Shizawa, Kazuyuki*; Kaji, Yoshiyuki

本研究では、粒界の影響を考慮した結晶塑性モデルを構築した。粒界の存在に起因する局所的な臨界分解せん断応力の増加を表現するために、結晶塑性論における硬化則に転位源としての役割を有する粒界の情報を導入した。さらに、本モデルを用い、FCC多結晶を想定したFEM解析を行い、降伏応力の増加や加工硬化率の減少といったバルクナノメタルの応力-ひずみ応答を再現した。本結果に基づき、転位挙動がバルクナノメタルの材料特性に与える影響を検討した結果、粒径の減少に伴う降伏応力の増加及び加工硬化率の減少は局所的な臨界分解せん断応力及び転位挙動に起因するといった知見を得た。

In this study, we develop a crystal plasticity model considering an effect of grain boundary. In order to predict increase of local critical resolved shear stress due to existence of grain boundaries, information of grain boundary as a role of dislocation sources is introduced into a hardening law of crystal plasticity. In addition, carrying out FE simulation for plastic deformation of FCC polycrystal, the stress-strain responses such as increase of yield stress due to existence of grain boundary are discussed. We investigate comprehensively the effect of dislocation behavior on the material property of nanostructured metal. The increase of yield stress and the decrease of hardening ratio with the reduction of grain size are caused by local differences on CRSS and dislocation behavior, respectively.