有限要素法のような離散化数値解法を用いた数値シミュレーションは産業界に広く普及し，設計支援やメカニズムの調査に利用されている。このような数値シミュレーションにおいて，材料挙動を定義する構成モデルはもっとも重要な要素のひとつである。Hooke則に基づく弾性構成式のみで材料を定義する微小ひずみ線形弾性問題では，材料挙動のモデル化は単純かつ汎用的であるが，現実の問題に近い状況を想定した数値シミュレーションでは有限ひずみ非線形材料を対象としたモデル化が不可欠となる。この要請に応えるために，非線形有限要素解析の商用ソフトウェアには多くの構成モデルが実装され，ユーザーが対象材料に応じて選択できるようになっており，選択肢にない構成モデルはユーザー拡張機能で追加が可能である。金属材料を対象とした構成モデルの研究は古くから行われており，他の材料と比べて，応力—ひずみ関係の現象論的表現方法，そのメカニズムの理解はともに進んでいる。Misesの降伏条件で記述される等方金属塑性構成モデルは，比較的単純で洗練された数理構造で扱うことができる。しかしながら，複雑な負荷履歴における応力—ひずみ関係の再現や終局強度を扱う延性破壊のモデル化など，現在でも多くの課題が残されている。非線形挙動の起点である降伏強度においても，鉄鋼材料で特徴的に見られる上降伏点後の応力軟化を伴う降伏点現象を再現できる構成モデルは一般的でなく，数値シミュレーションでは降伏点現象を除いた形でモデル化されることが多い。%A standard elastoplastic constitutive model of metallic materials is extended to describe the stress-strain relationship including yield-point phenomenon. Based on a general framework of finite strain elastoplasticity, two constitutive models are formulated in this study. One of them is a phenomenological constitutive equation added one scaler internal variable. Another is a constitutive model based on a representative characteristic length defined as a dominant strengthening mechanism in some competing strengthening mechanisms including dislocation accumulations. The feature of these constitutive models is discussed by reproducing an experimental stress-strain relationship.
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