レーザスペックルを用いた金属材料の疲労損傷評価法の開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650099
• Research Institution: Chubu University
• Principal Investigator: 加藤 章 中部大学, 工学部, 教授 (00113085)
• Keywords: 光学計測 / 疲労 / 非破壊検査 / 寿命評価 / 画像処理 / 鋼材

Research Abstract

本研究ではレーザを用いた光学的な方法により,金属材料の疲労損傷を非接触で評価し,余寿命を推定する方法を開発するための基礎的な研究を行った。本年度は以下の項目について研究を行った。
(1)油圧サーボ式の疲労試験機に鋼材試験片を装着し,試験機を作動させたままレーザスペックルを「その場」観測するための光学系を構築した。
(2)疲労試験中の鋼材試験片の表面性状の変化とスペックルパターンを観測した。スペックルパターンはCCDカメラを通して高解像度のディジタル画像としてコンピュータに入力し,画像処理によって評価パラメータを求めた。表面性状については接触式の表面あらさ計で測定を行い,算術平均あらさについては測定機から直接読み,あらさ曲線についてはコンピュータにデータ入力をし,自作の解析プログラムにより解析を行った。
(3)あらさ曲線の特性については,FFT解析を行ない,そのパワースペクトル分布を求めた.またあらさ曲線のフラクタル解析を行い,これらのパラメータとレーザスペックルパターンとの比較を行ない,表面性状とスペックルパターンとの対応を検討した。
(4)各種の応力振幅の下で応力繰返し数とスペックルパターンとの関係を調べた。応力振幅と疲労寿命との関係を調べ,さらにこれとスペックルパターンの変化の割合との関係を調べた。同一材料についてこれらの各種の関係を求め,データベースとしてコンピュータに蓄積する。これらのデータに基づいてスペックルパターンの変化を観測することにより疲労寿命を推定するための一つの方法を考案した。

Research Products

• [Publications] Akira Kato, Fumihiko Okuya: "Evaluation of fatigue damage using laser speckle(Relation between surface profile and diffraction pattern)"Proceedings of SPIE. 4317. 374-379 (2001)
• [Publications] 加藤章, 伊藤隆: "レーザスペックルを用いた繰返しひずみの測定(拡散光の広がりの評価法の検討)"実験力学. Vol.1,No.2. 85-90 (2001)