赤外線計測に基づく3次元熱伝導・熱応力解析システムの開発

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02650067
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 白鳥 正樹 横浜国立大学, 工学部, 教授 (60017986)
• Keywords: 実験ー計算ハイブリッド手法 / 赤外線映像装置 / エンニジニアリング・ワ-クステ-ション / 熱伝導解析 / 熱応力解析 / 有限要素法

Research Abstract

物体の表面温度分布を非接触で熱画像として捉えることのできる赤外線映像装置(TVS:thermal video system)とエンジニアリング・ワ-クステ-ション等の計算機を有機的に結びつけた、赤外線温度計測に基づいて熱伝導・熱応力解析を効率よく行う一種の実験ー計算ハイブリッドシステムを開発した。解析部には、熱伝導・熱応力有限要素解析プログラム、さらに熱伝導逆問題の解析のためのプログラムを組み込んだ。また、熱画像から解析に必要な節点温度デ-タを取り込む作業や、ポスト・プロセッシングのためのプログラムも開発し、システムとして充実を図った。そして、以下のような問題へ本システムを適用した。
(1)物体の内部温度の推定:基本的な順問題を解析し、本システムの有効性を示した。
(2)熱伝導逆問題の解析による未知熱流束の推定:本システムを実際の問題に応用する際に生じる熱伝導逆問題を解析する。逆問題に多くみられる「不適切性」を考慮した解法を開発した。
(3)接着層熱伝達率の測定と、それに基づく接着継手を有する試験体の熱伝導・熱応力解析:具体的な問題として、構造要素として重要性を増している接着継手を取り上げた。
このシステムにより、赤外線映像装置で得た熱画像温度デ-タを、簡単に数値解析の境界条件として用いることができる。このように実験と計算の特徴を生かし、結びつけることで、これまで不可能だった問題の解決、より実際の条件に即した解析が可能となった。

Research Products

• [Publications] 白鳥・原田・桑島: "赤外線温度計測に基づく熱伝導逆問題の解析" 日本鋼構造協会 構造工学における数値解析法シンポジウム論文集. 13. 273-278 (1989)
• [Publications] 白鳥・桑島: "熱伝導逆解析における一考察" 日本鋼構造協会 構造工学における数値解析法シンポジウム論文集. 14. 591-596 (1990)
• [Publications] 白鳥・原田・桑島: "赤外線温度計測に基づく3次元熱伝導解析システムの開発" 日本機械学会論文集. 57ー539. 1593-1598 (1991)