2019 Fiscal Year Research-status Report
グローバル画像相関法と逆問題解析による粘弾性材料特性評価法の確立
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18K03845
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| Research Institution | Aoyama Gakuin University |
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Principal Investigator |
米山 聡 青山学院大学, 理工学部, 教授 (90306499)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 逆問題解析 / 粘弾性 / ひずみ測定 / 画像相関法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までに，ひずみ分布の測定結果を入力として線形粘弾性体の独立した二つの材料特性である緩和体積弾性係数および緩和せん断弾性係数を同時に得る方法の基本原理を確立した．また，この方法の有効性を示した．しかしながら，この時点では，面内のひずみの測定値から応力を計算する際に板厚方向のひずみを弾性体と同様の方法により求め，それらから面内の応力を計算するという方法を用いていた．これは正確ではなく，実際には粘弾性体においてはポアソン比が時間および温度に依存するため，面内ひずみの測定値から板厚方向のひずみを決定することはできない．この問題点を克服するため，これまでに数値ラプラス変換を利用した板厚ひずみの算出方法を提案した．今年度は，まずこの数値ラプラス変換を利用した方法を実際に使用するために，数値計算プログラムを作成し，様々な計算条件の計算結果の影響を調査した．また，数値ラプラス変換には高速フーリエ変換（FFT）を利用しているが，サンプリング定理に起因する難点が存在することがわかった．そこで，数値ラプラス変換および数値ラプラス逆変換の両方において，新たにこの難点を克服する方法を提案した．この方法を種々のシミュレーションデータに適用し，提案する方法の有効性を検証するとともに，各種の数値計算パラメータの適切な値を探し出した．
次に，ひずみの測定値から材料特性を同定するバーチャルフィールド法に上記の板厚ひずみ計算方法を組み込み，面内ひずみから材料特性を同定することを試みた．その結果，線形粘弾性体の独立した二つの材料特性である緩和体積弾性係数および緩和せん断弾性係数を同時に同定できることがわかった．さらに，前年度までに弾性体と同様の方法で得ていた板厚ひずみを用いた場合と比較し，より適切な値を得ることができることがわかった．
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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
数値ラプラス変換を利用することで，面内ひずみから板厚方向のひずみを算出することが可能となった．これにより，面内ひずみの測定値から応力成分を計算することが可能となった．これは，本研究課題を実施し提案する方法を実現する際に最も困難であると考えていた問題である．つまり，この問題を解決することができたことは本研究課題において大きな意味を有する．
本研究課題の中心部分，すなわちひずみ分布から逆問題解析により緩和体積弾性係数および緩和せん断弾性係数のプロニ級数の係数を求める方法はすでに前年度までに確立している．今年度，この部分に進捗はないが，提案する板厚ひずみ算出方法をこれまでの方法に組み込むことでより完成度を高めることができた．このように研究は順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
のできるような試験片形状および負荷条件を評価・選定する．そのために，測定の代わりに有限要素粘弾性解析を利用したシミュレーションデータを利用する．なるべく多くのプロニ級数の係数が得られるような応力・ひずみ分布となる試験片形状・負荷条件・温度条件を決定し，その結果を用いて試験温度条件や負荷速度などの全ての試験条件を決定する．ただし，10数桁にわたる幅広い時間範囲の材料特性を一度に得ることできるとは到底考えられない．したがって，種々の温度条件下での測定結果を利用して幅広い時間範囲の材料特性を得ることができる時間・温度換算則の導入を視野に入れつつ研究を行う．平行して測定誤差による影響を検討する．弾性材料においては測定誤差を考慮して適切な仮想変位分布を決定する事が可能であるが，粘弾性材料においてもそのようなことが可能かどうか検討を行う．その後，実際の測定結果を用い，提案する方法の有効性を示す．
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| Causes of Carryover |
参加を計画していた講演会が中止となったため，残額が生じた．研究成果の発表をする際に旅費に使用する予定である．
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