2018 Fiscal Year Annual Research Report
透明材料の破壊過程の学理解明とそのためのオプティカルアナリシスベースの構築
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18H03749
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
森田 昇 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (30239660)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
比田井 洋史 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (60313334)
松坂 壮太 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (30334171)
岸 哲生 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (90453828)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 割断 / 光弾性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、透明材料のクラック進展を中心とした破壊挙動につき、動的な応力状態を主な解析対象としてその学理を解明する。クラックについてはこれまでも主にその抑制を目的に研究されてきたが、瞬間的かつ微視的な現象を検証する技術は発展途上で未だ解明されていない。申請者らが開発した高速度偏光計測システムを利用することで、透明材料内部の主応力差を可視化できる。本申請では応力以外の温度や発光などの情報も総合的に取得できるオプティカルアナリシスベースを構築する。さらに数値解析を併用しオプティカルアナリシスベースとの二本柱でガラスのクラック挙動の学理に取り組む。本年度は基礎段階として、以下の4点を実施した。
[1] オプティカルアナリシスベースの構築：亀裂進展を様々な雰囲気下で観察できるように、圧力容器内で、クラックを進展させ、観察するシステムを設計した。高速度顕微偏光カメラを複数配置できるように設置し、その進展を動的に追跡できるようにした。さらに、高輝度レーザの光源と高速度カメラを組み合わせて時間分解能を上げた観測システムを準備した。材料の破壊に伴って発生するトライボルミネッセンスを捉えるＩＣＣＤやサーモグラフィ、分光器などについても、配置できるようにした。これらのシステムを試作し、一部完成し、完成した部分から予察テストを実施した。
[2]位相差の多方向計測：くさびや圧子のガラスへの押し込みといった単純な系でクラックが進展した際の状況を偏光高速度カメラを多方向から計測し、予察試験を行った。
[3]電子顕微鏡（ＳＥＭ）内実験：[2]と同じ実験をＳＥＭ内で行い、高倍率でその挙動を観察した。
[4]数値解析：単純な圧子押し込み時における内部応力挙動について、数値解析を行った。弾塑性変形を含む大変形のモデル化を実現した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
概ね予定通り進んでいるが、オプティカルアナリシスベースの設計に手間取ったこと、さらにサーモグラフィの納入が遅れたことで、一部完成できていない。納入は完了しているため、計画の遅れを挽回すべく進める。
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| Strategy for Future Research Activity |
変更なく，計画通り進める予定である．具体的には昨年度に引き続きオプティカルアナリシスベースの構築を進め，完成させる．
[1]完成したオプティカルアナリシスベースを使って位相差の多方向計測を実現する．昨年に引き続き，まずは簡単なくさびや圧子のガラスへの押し込みといった単純な系の実験データの収集を行い，割断などの複雑な系の実験に展開していく予定である．
[2]位相差の多方向計測：クラックが進展した際の状況を偏光高速度カメラを多方向から計測する．昨年に引き続き単純な系での実験を行うと共に，割断などの複雑な系の測定を行う．
[3]SEM内実験：[1]と同じ実験をＳＥＭ内で行う．特に複雑な系に対して，実験を行い，[1]と比較検討する．
[4]応力推定メソッドの確立：昨年，単純な系での数値解析モデルを作製した．本年度は，様々な条件で解析を行い，その結果と[2]の実験結果との比較を行い，その妥当性を検証する．さらに，割断などの複雑な系を数値解析で再現できるようにする．
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