2017 Fiscal Year Research-status Report
光学的マルチスケールひずみ分布計測法の開発と損傷メカニズムの実験的解明
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16K05996
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
李 志遠 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (70509710)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
王 慶華 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究員 (20726856)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | マルチスケール / モアレ法 / 変位 / ひずみ / 光学的手法 / 位相解析 / 実験力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，規則的正しい格子模様の撮影画像から生成できるモアレ縞画像の位相解析技術を利用した光学的マルチスケール変位・ひずみ計測手法を開発し，CFRP複合材料および異種構造材料の損傷を実験的アプローチにより，その破壊メカニズムを解明しようとするものである．今年度はCFRP複合材を対象に機械的試験を行い，以下の研究成果が得られ，２件の特許出願，３件の英文学術論文，３件の和文解説記事，５件の国際会議と９件の国内学会でそれぞれ成果を外部発信した．
１．CFRP複合材の３点曲げ試験を行い，CFRPの損傷破壊の際にマトリックスクラック・層間剥離・繊維破断の３つに着目し，荷重の違いに伴う異なる撮像倍率での格子画像を取得し，異なるスケールでのひずみ分布をサンプリングモアレ法より測定することができた．曲げ応力による引張ひずみ分布と層間におけるせん断ひずみ分布の傾向を得ることができた．
２．2次元直交格子を用いて，顕微鏡と試験片表面に貼り付けた格子の角度に依存しない高精度なひずみ分布算出法を提案した．サンプリングモアレ法により得られる水平方向と垂直方向の変位分布を１セットの変位データとして扱い，同時に垂直ひずみとせん断ひずみ分布を高精度で測定できるアルゴリズムを開発した．これをCFRP複合材などの機械的試験へ応用した．
３．モアレ法を用いて大きい構造物の変位を測定する場合，格子ピッチの半分以上を超えると正しく変位量を測定できない問題点に対して，異なる2種類の格子ピッチを有するカラー格子による広レンジの変位測定方法を考案した．加えて，細長いような試験片や構造物の変位を測定できるように，新たに斜め格子を用いた変形計測方法を考案した．これらの2つの新しい画像変位計測方法は当初の研究計画にはなかったもので，本研究での実験実施の最中に新しく開発できた方法である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の目的は，光学的手法を用いて構造材料の破壊挙動をマルチスケールで材料表面のひずみ分布を測定できる方法を開発するものである．今年度は２次元直交格子を用いた高精度なひずみ分布測定方法を開発したことに加えて，カラー格子を利用して大きい構造物の変位挙動を広レンジで測定できる方法を考案した．また，斜め格子による長細い構造物の変形分布を測定できる方法も開発した．これらの方法をCFRP複合材料の変形計測へ応用し，有益な実験結果が得られた．これらの成果は当初の予定通りである．
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度では，初年度と前年度で得られた研究成果を踏まえて，次の2項目の研究を重点に実施し，最終目標の達成を目指す．
１．前年度に引き続き，CFRP複合材の機械的試験を行い，クラック発生前後のひずみ分布に着目して，複合材料の損傷破壊のメカニズムを実験的に解明する．
２．開発したマルチスケールひずみ分布計測法を，フリップチップのアンダーフィル材とバンプの熱ひずみ分布評価へ応用し，異種材料の損傷メカニズムの解明と強度向上ための設計指針の提案に注力する．
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Research Products
(23 results)
