2017 Fiscal Year Research-status Report
Development and application of local deformation measurement system at high temperature
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17K18144
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
井上 遼 東京理科大学, 基礎工学部材料工学科, 助教 (60756295)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ひずみ計測 / 画像相関法 / セラミックス粒子 / 複合材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
加熱・冷却時の材料の変形計測技術はセラミックス系複合材料などの高温構造部材の信頼性評価に不可欠である。しかし、1000℃を超えると観察自体が困難となってしまい変形分布を計測することは困難とされていた。そこで、本研究では1000℃以上で変形分布計測をできる技術を確立し、セラミックス系複合材料の高温変形挙動に応用することを目的とした。
はじめに、サファイアを標準試料として用い画像相関法によって1200℃までの変形分布計測を試みた。その結果、材料表面に吹き付けるスペックルパターンの作製手法が問題となった。種々の材料、粒子の大きさのセラミックス粒子から構成されるスラリーを用い変形分布計測した結果、粒子の大きさが計測精度に影響していることがわかった。室温で既知の面内変位を与え計測した結果、ほぼ実験値と一致した。作製したスペックルパターンを利用し計測した熱ひずみ分布の平均値は、サファイアの熱膨張係数と加熱温度から計算したひずみとほぼ一致していることがわかった。最大の拡大倍率でおよそ1mm2の範囲で測定を行ったところ、ほぼ同様の結果が得られ、目標の第一段階を達成することができた。多結晶Al2O3を用いて同様の実験を実施した結果、ほぼ同様の傾向が得られた。
現在の課題は、表面のスペックルパターンに使用している粒子が1400℃を超えると粒子自身が変化してしまうことである。本年度作製したパターンは、耐熱性に改善の余地があるものの、既に新たな材料を選定し、実験を重ねており、ほぼ当初の予定どおり順調に研究は進展していると考えている。
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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
おおむね順調に進んでいる。本年度取り組んだスペックルパターンは、1400℃を超えると粒子自身が変化してしまい、耐熱性に改善の余地があった。その他の事項については目標を達成できた。次年度に使用するセラミックス系複合材料は作製済みであり、既に基礎的な力学特性の評価を進める段階に入っており、計画通り研究を遂行できる準備が整っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
スペックルパターンの耐熱性については試行錯誤を重ねており、問題はない。本年度は複合材料の不均一変形の測定を行い、セラミックス系複合材料の信頼性評価手法として役立つことを証明する。同時に、昨年度実施分の成果を学術論文として発表する。
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| Causes of Carryover |
研究遂行段階で、当初計画した物品を安価なもので代用することができることがわかったため、次年度使用額が生じた。
安価な物品で代用しても本課題の目標を達成できることは確認済みであり、より汎用性のある計測手法とて利用できると考えている。
今年度問題となったパターンの耐久性について、当初計画になかった消耗品が新たに必要であり、粉末の購入費用とする。
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