バウシンガー効果を考慮した冷間鍛造シミュレーシ ョンの高精度化に関する研究
著者 成田 忍
発行年 2017‑12
出版者 静岡大学
URL http://doi.org/10.14945/00025245
(課程博士・様式9) 審 査 要 ヒ二4日
専攻 環境・エネルギーシステム 学籍番号 55545015 学生氏名 成田 忍 論文題目 パウシンガー効果を考慮した冷間鍛造シミュレーションの高精度化に関する研究
本論文は， 塑性加工分野における冷間鍛造加工の数値シミュレーションに， 金属 の繰返し変形に見られるバウシンガー効果をその解析に採り入れたものである.
第1章は緒論であり， 塑性加工全般における数値シミュレーションの進歩とその 意義について論じている. 特に， 板状の素材の加工においては， 弾性回復による形 状変化(スプリングパック)の予測の高精度化のために， パウシンガー効果を採り 入れた数値解析の研究が大いに進歩したが， 冷間鍛造に関しては， スプリングパッ クによる形状変化を無視してきた歴史について論じている.
第2章では， パウシンガー効果の高精度な予測が可能な移動硬化モデ、ルで、ある Yoshida -
U
emori (YU)モデルを，冷間鍛造工程シミュレーションに適用する際の問題 点とその改善策を提案している. まず， 従来のYUモデ、ルを鍛造工程のような大き な相当塑性ひずみの導入される工程に対して適用する際の問題点を指摘し， それに 対する改善策を提案した. また， 鍛造用有限要素ソフトウェアにユーザーサブルー チンとして組み込む際， ユーザーの作成するプログラムの短縮と解析速度の向上を はかるため， 接線岡IJ性マトリックスをテンソル解析で、はなく数値的に求める複素微 分法の導入を提案した.第3章では， 冷間鍛造の一つである円柱の前方押出しにおいて， 半径方向のスプ リングパック解析ならびに実験を行い， パウシンガー効果の考慮が予測精度に及ぼ す影響を論じている. バウシンガー効果を考慮したモテ、ルを採用することにより，
従来多用されている等方硬化モデ、ルよりも半径方向のスプリングパックがより高精 度に予測できることを実験結果と比較することに明らかにしている.
第4章では， より工業的な応用問題として， 熱処理を施さずに供用されるステン レス製ボルトの製造フ。ロセスに対してバウシンガー効果を考慮した数値シミュレー ションを実施した.2種類の製造工程について， 素材の予変形から始まる全ての工程 を解析し， 成形された部品の寸法， 残留応力ならびに残留ひずみが製造工程により 大きく変化することを明らかにした. さらに， 製造工程が製品の供用時強度に及ぼ す影響を解析した. その結果， 従来の等方硬化モデルによる解析では， 供用時強度 は工程の違いに拘わらず実際よりも大幅に高く評価される問題点を明らかにした.
一方， バウシンガー効果を考慮した解析では， 実際の製品に近い供用時強度と， 製 造工程の影響がより精度良く予測できることを明らかにした.
以上のように、 本論文では， パウシンガー効果を考慮した冷問鍛造プロセスの数 値シミュレーションの有用性を示している. さらに， 加工履歴を有する鍛造部品の 供用時強度の高精度予測に関して， 有用な知見を与えている. 以上のことから、 本 論文は博士(工学)の学位論文としてふさわしいものと認められる。
