| 研究課題/領域番号 |
20K04171
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18010:材料力学および機械材料関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
王 慶華 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (20726856)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 変形計測 / 材料損傷評価 / 機械的特性 / 画像処理 / 位相解析 / ひずみ分布 / モアレ法 / 立体視技術 / 実験力学 / 材料評価 / 3次元変形 / ひずみ測定 / 三次元変形測定 / 変位分布 / ステレオサンプリングモアレ法 / 実体顕微鏡 / 変形測定 / 顕微鏡 / 複合材料 / ３次元変形測定 / 変位・ひずみ分布 / ステレオサンプリングモアレ / 非接触全視野計測 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
電子デバイスの設計および材料開発・評価にとって、微小領域における変形計測技術が極めて重要であるが、マイクロ領域での3次元変形分布の非破壊計測技術は未だに確立されていない。そこで、本研究では、マイクロ領域での面内変位・ひずみ分布と面外変位分布を含む3次元変形分布の非接触全視野計測の実現を目的として、新たな光学的計測技術であるステレオサンプリングモアレ（Stereo Sampling Moire, SSM）法とその計測システムの開発を行う。
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| 研究成果の概要 |
微小領域での三次元変形分布計測は、材料評価への応用で大きな関心を集めている。本研究では、実体顕微鏡を用いた全視野3次元変形計測のための立体視サンプリングモアレ法を開発した。左右の画像平面における位相解析と、ワールド座標系と画像座標系における変位の関係から、試料の3次元変位と面内ひずみ分布を取得することができた。また、格子ピッチの変化を利用して顕微鏡の収れん角を校正する方法を提案した。検証実験の結果、提案手法で測定した面外変位と自動試料ステージの移動量の差が0.2μm以下であることが確認された。3点曲げ試験における炭素繊維強化プラスチック試験片の微視的な3次元変位と面内ひずみ分布を測定した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の達成によって、ノイズと振動の影響を受けにくいロバストな3次元微小変形分布の高精度計測・解析が可能になった。本研究手法は様々な材料・構造部材の微小領域での損傷挙動評価と破壊メカニズムの解明に役立つ。これにより、信頼性の高いデバイスの設計指針や構造材料の開発に大きく貢献することが期待される。本開発手法は、ナノスケールあるいはミリメートル以上のマルチスケールでの3次元変形分布計測にも拡張することができる。立体視サンプリングモアレ法に基づく異なるスケールでの計測システムが実現されれば、航空、自動車、鉄道、医療などの分野の非破壊評価および構造ヘルスモニタリングにも貢献できる。
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