モアレ干渉法による高速破壊解析システムとその応用

Research Project

Project/Area Number	07455044
Research Category	Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	Applied physics, general
Research Institution	Kyushu University
Principal Investigator	高橋清九州大学, 応用力学研究所, 教授 (10010795)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	東藤貢九州大学, 応用力学研究所, 助手 (80274538) 新川和夫九州大学, 応用力学研究所, 助教授 (00151150)
Project Period (FY)	1995
Project Status	Completed (Fiscal Year 1995)
Budget Amount *help	¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000) Fiscal Year 1995: ¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000)
Keywords	モアレ干渉法 / 破壊力学 / 解析システム / 高速破壊
Research Abstract	本研究では、まず、モアレ干渉縞生成のための光学システムと試片に貼付する回析格子作成のためのシステムを完成させた。高速現象を観測の対象とする場合には、さらに、干渉縞の高速度撮影装置が付加される。これらシステムにより観測される干渉縞を解析するシステムも合わせて開発し、材料破壊時のき裂先端部の力学的解析にそれを応用した。 (1)モアレ干渉計測装置の開発:モアレ干渉計測に必要なミクロン及びサブミクロンオーダの間隔を有する回折格子は高出力アルゴンレーザを用いて作製した。また、引張応力下にある有限の大きさの試片中の二次的な変位分布及びそのこう配をミクロンオーダで解析するシステムを完成させた。 (2)モアレ干渉縞解析システムを高分子材料のミクロな変形・破壊強度評価にまず応用した。引張負荷をうける予き裂付の有限長サイズ供試材について実験を行い、き裂先端近傍(0〜10mm)においてモアレ干渉法によって評価される変位分布と無限大サイズを仮定する破壊力学理論により予測される変位分布との比較を行った。実測された変位分布はこれまで利用に供せられてきた破壊力学理論の予測値から大きく異なることが示され、その結果に基ずいて補正のための経験式を提案した。 (3)静的テストによる以上の経験をもとにアクリル樹脂板をモデル材として取り上げ、この試片中を高速で進行する(毎秒100m以上)き裂についてこのシステムの応用をはっかた。(干渉縞の高速度撮影にはイメージコンバータ式カメラを製造会社から借用した。)高速破壊時のき裂先端部の開口は低速破壊時と比較して丸みをおびる傾向(クラックブランテイング)が見出されている。この傾向が一般性のあるものか否か、もしも一般性がある場合それがいかなる理由に依るものか研究することが今後の課題である。