光弾性と逆解析を用いた三次元応力場計測のための基礎的研究

利用光弹性和反分析测量三维应力场的基础研究

• 批准号: 13750439
• 负责人: 小國 健二
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750439/
• 关键词: 三次元応力場; 非破壊計測; 三次元光弾性; テンソル場トモグラフィー; 逆解析

本申請では,載荷に伴い材料内部に生じる応力場の時刻歴を非接触・非破壊で計測することを目的とし,光弾性の原理を用いた実験装置の開発と,実験結果を用いて三次元応力場を逆解析する手法の開発を試みた.本申請の初年度では,準静的に載荷される材料中で動的に破壊が進行する前の三次元応力場の計測・逆解析手法の開発を目指して研究を遂行した.特に,逆解析においてはテンソル場トモグラフィーという全く新しい手法を開発することを目指した.さらに本申請最終年度である本年度は計測のための実験装置の開発と超高速ビデオカメラによる動的載荷時の光弾性パターンの記録を行った.以下に研究実績をまとめる.研究手法は実験および解析からなる.実験では,材料を多方向から一定波長の光でスキャンし,載荷とともに変化する三次元応力状態に対応する光弾性パターンを,それぞれの入射方向について時系列画像データとして記録する.このための実験装置のプロトタイプの製作・動的現象計測の準備を終えた.解析においては,「材料内の応力状態の入射方向における射影を光路に沿って積分した情報」を反映する光弾性パターンの変化に基づいて材料内部の各点での応力状態の時刻歴を逆解析する手法を開発した.この手法はテンソル場トモグラフィーの特徴でもある強い非線形性を克服する手段として,応力増分に関する線型化を試みたものであり,従来用いられてきた手法とは本質的に異なるものである.この手法の適用により,任意の三次元応力場の非破壊計測が可能となる.本研究の成果のうち,特に逆解析手法に関してはInternational Journal (Mechanics of Materials)に掲載された.現在,実験データに基づく逆解析を遂行中であり,この結果に関してもInternational Journalに投稿予定の論文を執筆中である.

This application で は, load に companion い internal に raw material じ る 応 force field bearing を の moment not contact, not broken 壊 で す meter test る こ と を purpose と し, principle of light 弾 sex の を using い た be 験 device の open 発 と, be 験 results を い て three-d 応 force field を inverse analytic す る gimmick の open 発 を try み た. At the beginning of this application の annual で は, quasi static に load さ れ in で る material dynamic に broken 壊 が for す る の three times before the yuan 応 force field の metering, inverse analytic technique の open 発 を refers し を て research carries out し た. に, inverse analytic に お い て は テ ン ソ ル field ト モ グ ラ フ ィ ー と い う く all new し い gimmick を open 発 す る こ と を refers し た. さ ら に this application final annual で あ る this year は measuring の た め の be 験 device の open 発 と ultra-high-speed ビ デ オ カ メ ラ に よ る の light when moving load 弾 sex パ タ ー ン の record line を っ た. The following is an analysis of the に research achievements をまとめる, the research methods および, and the experiments および. Be 験 で は, material を much direction か ら certain wavelength の で ス キ ャ ン し, load と と も に variations change す る three-d 応 force state に 応 seaborne す る light 弾 sex パ タ ー ン を, そ れ ぞ れ の incident direction に つ い て in series portraits デ ー タ と し て record す る. こ の た め の be 験 device の プ ロ ト タ イ プ の production, dynamic phenomenon of measuring の prepare を eventually え た. Parsing に お い て は "materials within の 応 force state の incident direction に お け る projective に を light path along the っ て integral し た intelligence" を reflect す る light 弾 sex パ タ ー ン の variations change に base づ い て material internal の each point で の 応 force state の moment rocks を an inverse analytic す る gimmick を open 発 し た. こ の gimmick は テ ン ソ ル field ト モ グ ラ フ ィ ー の, 徴 で も あ る い non Linear sex を overcome す る means と し て, raised points に 応 force masato す る linear change を try み た も の で あ り, 従 to use い ら れ て き た gimmick と は に the nature of different な る も の で あ る. こ の gimmick の applicable に よ り, arbitrary の three-d 応 force field の not broken 壊 measuring が may と な る. The research results of this study うち are published in された in the International Journal (Mechanics of Materials)に. Now, be 験 デ ー タ に base づ く inverse analytic を carries out で あ り, こ の results に masato し て も International Journal に contribute to settle の paper を penned in で あ る.