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超高分解能シンクロトロン放射光CTによる局所き裂進展駆動力の3Dその場評価の実現

研究課題

研究課題/領域番号 15560606
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 構造・機能材料
研究機関豊橋技術科学大学

研究代表者

戸田 裕之  豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (70293751)

研究分担者 小林 俊郎  豊橋技術科学大学, 副学長 (90023324)
研究期間 (年度) 2003 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2004年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2003年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
キーワードシンクロトロン放射光 / マイクロトモグラフィー / 三次元観察 / き裂進展駆動力 / アルミニウム合金 / 損傷 / その場観察 / 屈折コントラスト法 / き列進展駆動力
研究概要

サブミクロンの超高分解能を有するシンクロトロン放射光X線コンピューティッド・トモグラフィー(以下、CT)により、き裂の実際の局所進展駆動力(き裂前縁に添う各き裂先端位置でのモードI、II、III進展駆動力)を3D、In-Situ、かつ高密度(1ミクロン以下の間隔)で測定出来る手法を開発した。これは、数百点のミクロ組織特徴点の同時追跡を行う事で実現しており、これをさらに数万点規模まで拡大することが可能である。これまでは、光弾性法、モアレ縞干渉法、コースティック法などの特殊試験技術を用いても、従来は試験片表面しか測定できなかった測定が、材料内部に適用できるようになった。一般に、き裂の局所進展駆動力は、マクロな負荷応力だけではなく、き裂偏向、損傷発生、き裂閉口現象などの各種応力遮蔽/反遮蔽効果の寄与が、現実の材料のミクロ組織構造のために複雑かつ顕著に影響する。そこで、開発した手法をアルミニウム合金中を伝播する疲労き裂に適用した。実験はSPring-8のイメージング用ビームラインであるBL20B2およびBL47XU、およびESRFのID19にて行い、その有効性を検証した。各き裂先端位置で得られた真の局所進展駆動力の発現機構を解析し、き裂の偏向、微視的な損傷、き裂閉口現象などによる各種応力遮蔽/反遮蔽効果の寄与分を、三次元的かつ定量的に明らかにすることができた。
また、結晶粒界等のナノ構造ををGa等でドーピングすることにより、CTで可視化することが可能となった。鋳造材料や展伸用材料、発泡アルミニウム合金でも結晶粒界の可視化に成功しており、技術の有用性が示されたと考える。

報告書

(3件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2005 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (17件) 文献書誌 (5件)

  • [雑誌論文] In-Situ High Resolution X-ray Tomography of Fracture Micromechanisms in Aluminium Foams2005

    • 著者名/発表者名
      H.Toda, T.Ohgaki, K.Uesugi
    • 雑誌名

      Research Frontiers (印刷中)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] In-situ observation of fracture of aluminium foam using synchrotron X-ray microtomography2005

    • 著者名/発表者名
      H.Toda, T.Ohgaki, K.Uesugi, K.Makii, Y.Aruga, A.Toshikazu, M.Niinomi, T.Kobayashi
    • 雑誌名

      Key Engng.Mater. (印刷中)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] True-3D strain mapping for assessment of material deformation by synchrotron X-ray microtomography2005

    • 著者名/発表者名
      J.Ahn, H.Toda, M.Niinomi, T.Kobayashi
    • 雑誌名

      Review of Progress in Quantitative NDE (印刷中)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] In-Situ High Resolution X-ray Tomography of Fracture Micromechanisms in Aluminium Foams2005

    • 著者名/発表者名
      H.Toda, T.Ohgaki, K.Uesugi
    • 雑誌名

      Research Frontiers (In press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] In-situ observation of fracture of aluminium foam using synchrotron X-ray microtomography2005

    • 著者名/発表者名
      H.Toda, T.Ohgaki, K.Uesugi, K.Makii, Y.Aruga, A.Toshikazu, M.Niinomi, T.Kobayashi
    • 雑誌名

      Key Engng.Mater. (In press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] In-Situ High Resolution X-ray Tomography of Fracture Micromechanisms in Aluminium Foams2005

    • 著者名/発表者名
      H.Toda, T.Ohgaki, K.Uesugi
    • 雑誌名

      Research Frontiers 印刷中

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] In-situ observation of fracture of aluminium foam using synchrotron X-ray microtomography2005

    • 著者名/発表者名
      H.Toda, T.Ohgaki, K.Uesugi, K.Makii, Y.Aruga, A.Toshikazu, M.Niinomi, T.Kobayashi
    • 雑誌名

      Key Engng.Mater. 印刷中

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] True-3D strain mapping for assessment of material deformation by synchrotron X-ray microtomography2005

    • 著者名/発表者名
      J.Ahn, H.Toda, M.Niinomi, T.Kobayashi
    • 雑誌名

      Review of Progress in Quantitative NDE 印刷中

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 高分解能X線CTによる可視化技術の進歩:材料内部の局所力学量のin-situ測定への応用2004

    • 著者名/発表者名
      戸田裕之, 小林俊郎, 大垣智巳
    • 雑誌名

      材料試験技術 Vol.48

      ページ: 5-10

    • NAID

      80016412890

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] In-situ high resolution synchrotron X-ray tomography of crack closure micromechanisms2004

    • 著者名/発表者名
      K.H.Khor, H.Toda, J.-Y.Buffiere, W.Ludwig, H.S.Ubhi, P.J.Gregson, I.Sinclair
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Condensed Matter 16

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Proposal of 3D high-density measurement procedure of internal local crack driving forces by sub-micrometer resolution synchrotron X-ray microtomography2004

    • 著者名/発表者名
      H.Toda, I.Sinclair, J.-Y.Buffiere, E.Maire, K.H.Khor, P.Gregson, T.Kobayashi
    • 雑誌名

      Acta Materialia 52

      ページ: 1305-1317

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Progress in visualization techniques via high-resolution X-ray CT : Application to in-situ measurement of local mechanical quantities inside materials2004

    • 著者名/発表者名
      H.Toda, T.Kobayashi, T.Ohgaki
    • 雑誌名

      Materials testing techniques Vol.48 No.1

      ページ: 5-10

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] True-3D strain mapping for assessment of material deformation by synchrotron X-ray microtomography2004

    • 著者名/発表者名
      J.Ahn, H.Toda, M.Niinomi, T.Kobayashi
    • 雑誌名

      Review of Progress Quantitative NDE (In press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] In-situ high resolution synchrotron X-ray tomography of crack closure micromechanisms2004

    • 著者名/発表者名
      K.H.Khor, H.Toda, J.-Y.Buffiere, W.Ludwig, H.S.Ubhi, P.J.Gregson I.Sinclair
    • 雑誌名

      Journal Physics : Condensed Matter 16

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Proposal of 3D high-density measurement procedure of internal local crack driving forces by sub-micrometer resolution synchrotron X-ray microtomography2004

    • 著者名/発表者名
      H.Toda, I.Sinclair, J.-Y.Buffiere, E.Maire, K.H.Khor, P.Gregson, T.Kobayashi
    • 雑誌名

      Acta Materialia Vol.52 No.5

      ページ: 1305-1317

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Assessment of fatigue crack closure phenomenon in damage tolerant aluminium alloy by in-situ high-resolution synchrotron X-ray microtomography2003

    • 著者名/発表者名
      H.Toda, I.Sinclair, J.-Y.Buffiere, E.Maire, T.Connolley, M.Joyce, K.H.Khor, P.Gregson
    • 雑誌名

      Philosophical Magazine A 83

      ページ: 2429-2448

    • NAID

      120006309088

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Assessment of fatigue crack closure phenomenon in damage tolerant aluminium alloy by in-situ high-resolution synchrotron X-ray microtomography2003

    • 著者名/発表者名
      H.Toda, I.Sinclair, J.-Y.Buffiere, E.Maire, T.Connolley, M.Joyce, K.H.Khor, P.Gregson
    • 雑誌名

      Philosophical Magazine A Vol.83 No.21

      ページ: 2429-2448

    • NAID

      120006309088

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 戸田裕之, 小林俊郎, 大垣智巳: "高分解能X線CTによる可視化技術の進歩:材料内部の局所力学量のin-situ測定への応用"材料試験技術. Vol.48 No.1. 5-10 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.H.Khor, H.Toda, J.-Y.Buffiere, W.Ludwig, H.S.Ubhi他: "In-situ high resolution synchrotron X-ray tomography of crack closure micromechanisms"Journal of Physics : Condensed Matter. (印刷中). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] H.Toda, I.Sinclair, J.-Y.Buffiere, E.Maire, K.H.Khor, P.Gregson, T.Kobayshi: "Proposal of 3D high-density measurement procedure of internal local crack driving forces by sub-micrometer resolution synchrotron X-ray microtomography"Acta Materialia. Vol.52 No.5. 1305-1317 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.H.Khor, M.Joyce, T.Connolley, H.Toda, I.Sinclair, E.Maire, J.-Y.Buffiere: "Synchrotron Microtomography of Fatigue Crack Closure"2002 ESRF Scientific Highlights. 79-80 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] H.Toda, I.Sinclair, J.-Y.Buffiere, E.Maire, T.Connolley, M.Joyce他: "Assessment of fatigue crack closure phenomenon in damage tolerant aluminium alloy by in-situ high-resolution synchrotron X-ray microtomography"Philosophical Magazine A. Vol.83 No.21. 2429-2448 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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