レーザスペッルセンサーを用いた金属材料の疲労損傷の非接触検出

Research Project

Project/Area Number	08650124
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Research Field	Materials/Mechanics of materials
Research Institution	Chubu University
Principal Investigator	加藤章中部大学, 工学部, 教授 (00113085)
Project Period (FY)	1996
Project Status	Completed (Fiscal Year 1996)
Budget Amount *help	¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000) Fiscal Year 1996: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
Keywords	非破壊検査 / 疲労損傷 / レーザスペッル / 余寿命評価 / 画像処理 / すべり帯
Research Abstract	本研究は光学的方法により非接触の疲労損傷検出法を開発しようとするものであるが,本年度は次の項目について研究を行った。(1)疲労荷重を加えた場合の材料の表面性状とスペックルの強度分布の関係の観測,(2)レーザスペッルの強度分布の評価法の考案,(3)スペックルの広がりを表すパラメータと応力繰返し数との関係の検討,(4)金属材料の強度データを用いてスペックルの広がりから疲労寿命を推定する方法の研検討。 (1)鋼材試験片を用いて一定応力振幅を繰返し荷重を加え,適当な繰返し数ごとに試験片の表面状態の変化とスペックルパターンの変化を観測した。He-Neレーザを材料表面に照射し,反射光の干渉により生じるスペックルパターンをCCDカメラを用いて画像処理システムに入力し解析を行った。繰返し数の増加により表面にすべり帯が密に現れ,スペックルパターンも広がることがわかった。 (2)レーザスペックルの強度分布の評価法として,画像の輝度分布の重心位置を中心とした一定半径の円内の輝度データと全画面の輝度データとの相関関数を求め,半径方向の分布の1/4価幅を用いて強度分布を評価することによりばらつきの少ない評価パラメータを得ることができた。 (3)一定応力振幅の下で応力繰返し数とスペックルパターンの広がりを表すパラメータとの間の関係を表す実験式を導いた。各種の応力振幅の下でこれらの関係式を求めた。 (4)金属材料の疲労強度データから使用した材料に関するS-N曲線を用い,上述の関係に基づいて実際の測定対象に対してスペックルパターンの広がりを表すパラメータから材料の疲労寿命を推定する方法を検討した。