第二高調波を利用した応力のビジュアライゼーション

使用二次谐波可视化应力

基本信息

批准号：
17760075
负责人：
宮下幸雄
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Nagaoka National College of Technology (2006)Nagaoka University of Technology (2005)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

応力負荷により光機能に変化が生じる機能性ガラスセラミッスやセラミックスの粉末を樹脂材料と混合し,構造物に塗布することで,応力の大きさや分布状態を可視化し,測定・評価する手法について検討した.光機能性セラミックス材料と樹脂の混合方法やその評価方法について検討するため,弾性域内の応力負荷により可視光を発する応力発光材料粉末を光機能性材料のモデル材として用いた.混合する樹脂は,エポキシ系樹脂とした.樹脂と光機能性材料粉末の混合割合を変化させ,複合材料を作製した.その結果,光機能性材料粉末の含有率を増加させると,凝集が生じ易くなり,均一に分散させることが困難であった.そこで,樹脂と光機能性材料粉末の混合方法および凝固方法を検討した上で,引張り試験片を作製した.作製した樹脂/光機能性材料複合材の試験片に引張り荷重を負荷し,CCDカメラおよび画像解析ソフトにより発光強度の変化を評価した結果,光機能性材料粉末の含有率の増加および負荷応力の増加にともない,発光強度も増加する傾向が認められた.しかし,材料の有する蓄光作用や光機能性材料粉末の不均一な分布,また,使用した観察装置の感度など,定量的な評価を行うための問題点も明らかとなった.さらに,片側ノッチを導入した試験片を作製し,ノッチ先端近傍の発光状態を観察した.ノッチ入り試験片に引張り負荷を加えた結果,ノッチ前方において発光が認められた.ただし,定量的な評価においては,前述のノッチのない試験片における実験と同様の問題点が認められた.以上の結果より,定量的な評価のためには課題があるが,光機能性材料と樹脂の複合材料は,応力の大きさや分布の評価,さらには,応力集中部や欠陥の検出などに応用できることがわかった.

我们研究了一种可视化应力的幅度和分布，并通过将功能性玻璃陶瓷粉与树脂材料混合并将其应用于结构的方法来可视化应力的大小和分布，并测量和评估应力和分布的幅度。为了研究混合和评估光功能性陶瓷材料和树脂的方法，将由于弹性范围内的应力载荷引起的可见光发出的压力发射材料粉末用作光功能材料的模型材料。树脂由环氧树脂制成。修改了树脂和光功能材料粉的混合比以生产复合材料。结果，当增加光功能性材料粉末的含量时，可能会发生聚集，从而难以均匀分散。因此，在研究树脂和光功能材料粉末的混合方法和凝固方法后，制备了拉伸试样。将拉伸负荷施加到树脂/光功能材料复合材料的测试样品上。由于使用MELA和图像分析软件评估发光的变化，因此发光强度随着光功能材料粉末和负载应力而增加的趋势。但是，用于定量评估的问题，例如材料的磷光作用，光功能材料粉末的不均匀分布以及所使用的观察装置的灵敏度。此外，制造了一个带有单面缺口的测试片，并观察到凹口尖端附近的发光状态。由于将拉伸载荷施加到缺口样品上，因此在缺口之前观察到发光。但是，在定量评估中，观察到与没有凹槽的标本的实验相同的问题。从上述结果中可以发现，尽管存在定量评估的问题，但可以应用光功能材料和树脂的复合材料来评估应力的大小和分布，并检测应力浓度浓度和缺陷。