2011 Fiscal Year Research-status Report
超高速変形時の微小ひずみ計測を可能とするＣＣＤモアレ法の開発
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23656093
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
岸本 哲 独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, 研究員 (10354169)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2013-03-31
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| Keywords | 高速変形 / CCDモアレ / 高速度カメラ / モアレ縞 / ひずみ分布 / 落錘試験 |
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| Research Abstract |
衝撃荷重が作用した場合等，高速で変形する材料中の変形の様子を観察・計測することは衝撃吸収の様子を理解するうえで重要なことである，このために本研究では，CCDやCMOS撮像素子を有する高速度デジタルカメラと画像処理ソフトおよびメタルハライドランプ等の高輝度照明装置を用いて，高速で材料の変形量を計測するためのモアレ縞を観察する装置を開発した． モアレ法とは試料に変形させるためのモデルグリッドを作製し，これに基準となるマスターグリッドを重ね合わせ，重なった部分と重なり合わない部分とでできる濃淡の縞（モアレ縞）より変形量を測定する手法である．本手法では試料に変形させるためのモデルグリッドを作製し，マスターグリッドに代わるものとしてはCCDやCMOS等の撮像素子（ピクセル）の並びを用いる．モデルグリッド間隔とマスターグリッド間隔がわずかに異なるときモアレ縞が生成する．高速度デジタルカメラを用いることにより，そのモアレ縞を数千分の1秒の間隔で観察することができた．本手法は直接グリッドを観察するよりもはるかに少ないピクセル数で観察できるので2桁以上も高速でひずみを観察することができる． この装置および技術を用いて、発泡スチロールの試料に間隔50ミクロンのモデルグリッドを作製し，重錘を試料に落下させる落錘試験時のモアレ縞の変化を数千分の1秒の間隔で撮影し、このモアレ縞の変化より，数千分の1秒の間隔での変形（ひずみ）をとらえることができた．生じたひずみは，均一ではなく落錘直下の領域のひずみが大きいく，数倍の違いがあることを明らかにした．
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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
試料に変形させるためのモデルグリッドを作製し，マスターグリッドに代わるものとしては高速デジタルカメラのCCDやCMOS等の撮像素子（ピクセル）の並びを用い，画像処理ソフトや高輝度メタルハライドランプを用いて、高速でモアレ縞を観察できるシステムを開発し、それを用いて数千分の1秒の間隔でモアレ縞を観察することができた．さらに，このモアレ縞の変化より，数千分の1秒の間隔での変形（ひずみ）をとらえることができた．よって，本研究テーマの70%ほど達成したと思われる。
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| Strategy for Future Research Activity |
数千分の1秒の間隔でモアレ縞を観察することができたので、本研究テーマの70%ほど達成したと思われる。今後は10000分の1秒から数万分の1秒の間隔でモアレ縞を観察できるようにする。さらには得られたモアレ縞を画像処理等によりコントラストをはっきりさせ、鮮明なモアレ縞を得られるようにし、さらにX方向，Y方向２軸方向のひずみを測定できるように直交グリッドを用いた高速モアレ法を開発し、高速で生じるひずみを２軸方向で計測できるようにする。また、落錘試験中の荷重の伝播の様子を調査するため、衝突用荷重センサーを用い、底面部での荷重を計測する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
落錘試験用の衝撃荷重用センサーを用いて試料表面の荷重を計測するセンサーを購入する．試料に変形させるためのモデルグリッドを作製するために使用する，電子線リソグラフィー用品やフォトリソグラフィー用品を購入する．研究成果を国内（２回）国外（１回）で発表する参加費や旅費に充てる．観察したモアレ縞を画像処理するソフトの購入にあてる。
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