2016 Fiscal Year Annual Research Report
Identifying elasto-plastic material properties by strain measurement with digital image correlation
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26420024
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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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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 逆問題 / 材料特性 / 弾塑性 / 画像相関法 / ひずみ測定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，画像相関法により得られた変位分布からバーチャルフィールド法により弾塑性材料特性を同定する方法を提案した．応力-ひずみ関係のモデルとしてRamberg-Osgoodの関係式を用いた．また，構成式は増分理論を適用した場合の測定誤差の蓄積を避けるため全ひずみ理論を用いた．逆解析の計算の際には有限要素メッシュを利用したピースワイズ・バーチャルフィールド法を用いた．そのため，変位場測定には，逆解析の際に利用する有限要素メッシュとおなじメッシュを利用したグローバルDIC（Digital Image Correlation）（メッシュDIC）を用いた．
この方法の有効性を検証するために，引張負荷を受けるアルミニウム合金試験片の材料特性の同定を行った．まずは実験の代わりに有限要素法を利用して得られた変位場から材料特性を同定した．その結果，弾性特性である縦弾性係数，ポアソン比と，塑性特性である硬化係数や降伏応力などの全てを同時に同定することは困難であることがわかった．そこで，弾性特性である縦弾性係数およびポアソン比と塑性特性は別のプロセスにより同定することとした．弾性特性同定後，それらを既知とし塑性特性の同定を行った．その結果，変位分布の履歴を必要とせず，塑性変形後の1種類の荷重に対する1組の変位分布から塑性材料特性の同定が可能であることがわかった．ただし，複数の不可に対する複数の変位場を利用して同定した方が高精度であることを示した．
次に，グローバルDICを利用した測定結果を入力とし，アルミニウム合金試験片の材料特性の同定を行った．その結果，提案する方法により，塑性材料特性の同定が可能であることを示した．この方法により変位場の測定により弾塑性材料特性の同定が可能あり，さらに研究を進めれば実構造物の材料特性の同定が可能となると期待できる．
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