高速積分型位相シフト法による実時間応力・ひずみ解析法の開発とその応用

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14750066
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: 米山 聡 東京理科大学, 工学部第一部機械工学科, 助手 (90306499)
• Keywords: 実験応力・ひずみ解析 / 光弾性法 / 光干渉法 / 位相シフト法 / 画像処理 / 実時間 / 応力分離 / 光学的測定法

Research Abstract

位相シフト法を高速・実時間で行うため,偏光子および検光子をカメラのフレームレートに同期させて高速に回転させる装置を開発した.また,このときに得られる光強度(縞パターン)から,等色線パラメータ(主応力差)および等傾線パラメータ(主応力方向)の位相を解析するアルゴリズムを考案し,シミュレーションおよび実験によりその有効性を示した.これにより,6/30秒間にCCDカメラにより得られた6枚のしま画像からカメラのフレームレート(30frames/s)毎に主応力差および主方向の位相分布を得ることができるようになった.
この方法においても解析可能である現象は少なくとも6/30秒の間に静止していると見なせる場合のみである.そこで,負荷が一定速度で増加する場合についてシミュレーションおよび実験を行い,解析結果の負荷速度依存性や誤差の原因について検討した.その結果,負荷の変動が主応力差の解析結果に与える影響は小さいが,主方向に対しては大きく影響することがわかった.
主応力方向の影響により,主応力差の位相の符号(正負)が逆転する問題についても検討した.この問題に関しては,荷重増加法を用いることにより克服することができる可能性を示した.
次に,光干渉を用いて主応力和を求める光学系と光弾性法の両方を同時に実行できる光学系を構築した。ここでは,位相シフト法により求めた等色線・等傾線・等厚線の位相値を荷重増加法を用いて位相接続し,応力成分そのものを精度良く決定できる方法を開発した.

Research Products

• [Publications] Yoneyama, S., Morimoto, Y., Nomura, T., Fujigaki, M., Matsui, R.: "Real-time Analysis of Isochromatics and Isoclinics Using the Phase-shifting Method"Experimental Mechanics. 43(1). 83-89 (2003)
• [Publications] 米山 聡, 森本吉春, 河村将行: "位相シフト干渉計を用いた2次元複屈折材料の応力測定"実験力学. 4(1). 16-21 (2004)