Strain distribution measurement of fiber-reinforced ceramics matrix composites at elevated temperature

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K14847
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: Inoue Ryo 東京理科大学, 工学部機械工学科, 講師 (60756295)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: ひずみ分布 / セラミックス複合材料 / セラミックスコーティング / 可視化 / 材料力学 / 複合材料工学

Outline of Final Research Achievements

In this study, strain distribution measurement of continuous carbon, and SiC fiber-reinforced ceramic matrix composites above 1000℃ was carried out to understand failure mechanism in service. High temperature observation system proposed in the literature was used for experiments. The system was composed of two UV-light sources and UV-CCD cameras for strain distribution measurement in three dimensions. This study presented that heterogeneous strain distribution of ceramic matrix composites was visualized and measured quantitatively. Especially, damage evolution in CMCs under thermo-mechanical loading was successfully observed, and understood quantitatively.

Free Research Field

機械材料、材料力学、複合材料光学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の成果によって、有限要素法などに頼らざるを得なかった高温で生じる材料・部材の変形や損傷をその場でモニタリングできるようになっただけでなく、定量的理解のための情報をマクロからミクロまで幅広いレンジで取得可能となった。研究-開発まで幅広く使用できるため、信頼性保証技術として広範に利用できると考えられる。本研究ではセラミックス複合材料、コーティングの実測例を示したが、金属部材など材料系を問わず利用できるため研究開発を支援するツールとして幅広く活用できることが特徴である。安心・安全な社会を実現するためのツールとして幅広く活用できる点に社会的意義がある。