3D形状計測とホログラフィ干渉計測による膜・シェルの構造特性と非破壊検査への応用

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14350246
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: 松田 浩 長崎大学, 工学部, 教授 (20157324)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 崎山 毅 長崎大学, 工学部, 教授 (30039664) ; 才本 明秀 長崎大学, 生産科学研究科, 助教授 (00253633) ; 後藤 信行 長崎大学, 環境科学部, 教授 (20100894) ; 古賀 掲維 長崎大学, 大学教育機能開発センター, 講師 (60284709) ; 森田 千尋 長崎大学, 生産科学研究科, 助教授 (60230124)
• Keywords: 三次元形状計測 / ホログラフィ干渉計測 / スペックル干渉計測 / 膜構造 / シェル構造 / 振動解析 / FEM解析 / 非破壊検査

Research Abstract

レーザー光とCCDカメラを用いた光学的計測手法である3次元形状計測、ホログラフィ干渉計測、電子スペックル干渉(ESPI)計測とFEM解析とを併用して、薄肉平面板、薄肉曲面板、膜材の構造特性に関する研究を実施した。本研究で用いた光学的手法によれば非接触かつ全視野計測が可能となる。これまで主としてひずみゲージ法による定点ひずみ計測に代わる全視野ひずみ計測法の適用可能性に注目して下記のような実験を行った。
(1)切欠きを有するアルミニウム合金製欠陥部材を製作し、ESPI計測により荷重載荷に伴うひずみ分布の変化に注目した実験を行い、低荷重レベルでの欠陥検知が可能なことがわかった。
(2)千鳥配置の孔を有するアルミニウム合金製有孔部材を製作し、引張り荷重の載荷に伴う応力集中と破断断面形状に注目した実験を行い、孔の千鳥配置の影響を詳細に調べることができることを確認するとともに、これまでの設計理論と異なる破壊形状で破壊することを新たに観察した。
(3)CFRPクロスプライ積層板を製作し、自由振動実験を行い、ホログラフィ干渉計測による振動モード図とFEM解析による振動モード図とを比較し、両手法による振動数、振動モード図が一致することを確認した。
(4)膜材に引張り荷重の載荷に伴うしわ発生状況について、三次元計測装置およびESPI計測装置により観察した。その結果、載荷幅の平均的な最小主ひずみによるひずみ値の変化によりしわ発生を検出することができることがわかった。
(5)落橋防止構造におけるブラケットの支圧部の応力分布を明らかにするためにアクリル樹脂製のモデルを製作し、荷重載荷に伴うESPIによる計測を行った。試験体自体の微小な移動によりひずみ分布が正確に計測できないことがわかり、計測装置の改良すべき点を洗い出すことができた。

Research Products

• [Publications] 松田 浩: "スペックル干渉による非接触全視野ひずみ計測法"応用力学論文集 (土木学会). Vol.6. 1081-1088 (2003)
• [Publications] 松田 浩: "スペックル干渉法による鋼部材の非接触全視野ひずみ計測"鋼構造年次論文報告集. Vol.11. 519-524 (2003)
• [Publications] 神原天鳴: "スペックル干渉法による非接触全視野ひずみ計測"土木学会第58回年次学術講演会梗概集. (CD-ROM). (2003)
• [Publications] 下郡 康二: "電子スペックル干渉法を用いた張力膜のリンクル解析"土木学会西部支部研究発表会講演概要集. 第1分冊. A10-A11 (2004)
• [Publications] 杉原 泰亮: "欠陥を有する鋼部材の全視野ひずみ計測"土木学会西部支部研究発表会講演概要集. 第1分冊. A44-A45 (2004)
• [Publications] 峯 弘樹: "落橋防止構造におけるブラケットの支圧部に着目した解析的検討"土木学会西部支部研究発表会講演概要集. 第1分冊. A80-A81 (2004)