2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of optical multi-scale strain distribution measurement method and experimental elucidation of damage mechanism
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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, 主任研究員 (20726856)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | モアレ法 / マルチスケール / 光学的手法 / 実験力学 / ひずみ測定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，撮影された規則格子模様の画像を用いて画像処理より生成されるモアレ縞画像の位相解析技術を利用したマルチスケール変位・ひずみ計測手法を開発した．開発したモアレ計測手法を異なるスケールの構造材料の損傷評価に適用し，以下の研究成果が得られた．今年度は4件の英文学術論文，1件の和文解説記事，6件の国際会議と11件の国内学会でそれぞれ成果を外部発信した．
１．CFRP複合材の積層断面に3ミクロンピッチの微細格子を付与し，レーザ顕微鏡下での３点曲げ試験を行った．異なる荷重負荷に対して，取得されたCFRP積層材の垂直ひずみとせん断ひずみ分布から，損傷破壊におけるマトリックスクラックと層間剥離の起因となる引張ひずみの集中部からマイクロクラックの発生場所の特定と，異なる繊維方向の層間で発生したせん断ひずみの増加がマイクロクラックの発生を誘発することを明らかにした．
２．顕微鏡下での試験片観察の際に，試料表面に意図しない埃や傷が付着することがある．それが原因で従来の空間的な位相接続方法によるひずみ算出では広い範囲にわたって正しいひずみ分布が得られないという問題点があった．この問題点を解決するために，新たに局部位相接続方法によるひずみ算出方法を開発した．
３．大きい構造物である橋梁の変位・振動測定を行った．ビデオカメラによる動画記録から時系列での変位を得られるようになった．また動画記録で用いる画像圧縮に対して，画像の圧縮率とサンプリングモアレ法の変位測定の関係を調査した．その結果，低い空間周波数の情報（モアレ縞）を用いるサンプリングモアレ法は画像の圧縮に強いことを確認できた．このことから，今後顕微鏡またはシネマカメラの動画記録を利用するだけで，簡便に動的な変位・ひずみ分布が得られるようになり，小さい材料から大きいインフラ構造物まで幅広いスケールでの光学的変位・ひずみ計測が可能になった．
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