シンクロトロン放射光3Dイメージングに基づくイメージベース破壊解析

基于同步辐射3D成像的图像断裂分析

• 批准号: 08F08405
• 负责人: 戸田 裕之
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Toyohashi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08F08405/
• 关键词: シンクロトロン放射光; CTスキャン; 歪み計測; その場観察; 疲労破壊

申請者は、これまでに材料中のミクロ組織のサブミクロンレベルの高分解能三次元像を、シンクロトロン放射光X線コンピュータートモグラフィー(CT)で撮像することに成功した。これをもとに、これまで透明な材料や表面でしか測定できなかった内部の局所力学量(例えば歪み、応力、き裂進展駆動力など)の三次元高密度マッピングに初めて成功してすでに幾つかの論文にしている。本研究では、構造材料のミクロ構造の三次元分布をシンクロトロン放射光X線CTで撮像し、材料の局所特性を加味した力学モデルを構築し、大規模な数値力学解析を行った。これにより、従来は単純化した数学モデルや数値計算でしか評価されなかった材料の力学的性質が、ミクロ組織の影響を忠実に考慮したイメージベースのものとなり、飛躍的に高度で効率的な材料組織設計、プロセス設計が可能となった。今回は、これをポアを含む先端材料に適用した。昨年度行ったSPring-8でのシンクロトロン放射光3D/4D可視化実験のデータを解析した。解析は、K吸収端差分イメージングによる材料内部の化学成分3Dマッピングと材料内部の力学的歪みの計測である。前者に関しては、画像の位置合わせ、画素差分、亜鉛濃度分布の解析を行い、材料内部の4D亜鉛マッピングを行った。後者に関しては、粒子の大規模トラッキングに成功し、その物理的な変位から歪みを3D/4Dで計測することに成功した。さらに、これらを比較検討し、どのようなミクロ組織のところに歪みが局在化して破壊が発生するかを検討して有意義な知見を得た。要約すると、合金元素が濃化し、かつさらに化合物が形成された場所で損傷が局所的に発生した。これを、数値解析のモデルとして解析して力学的な検討を加えた。これらの結果は、ポーラス材料の局所的なミクロ組織と破壊というローカルな現象を結び付ける重要な知見を与える。

The applicant has successfully obtained a three-dimensional image of a high-resolution X-ray emission from a high-resolution X-ray emission material. The three-dimensional high-density measurement of local mechanical quantities (e.g., deflection, force, crack progression, dynamic force) inside transparent materials and surfaces This paper studies the three-dimensional distribution of structural materials, X-ray CT imaging, local characteristics of materials, mechanical analysis and large-scale numerical analysis. The calculation of mathematical values is based on the evaluation of the mechanical properties of materials and the influence of organization on the design of materials and the design of highly efficient materials. This time around, we're going to have to do something about it. SPring-8 was launched last year to visualize and analyze 3D/4D radiation. Analysis of the chemical composition of the material interior 3D analysis of the mechanical deformation of the material interior The former is related to the position of the image, the pixel difference, the analysis of the lead concentration distribution, and the 4D lead concentration in the material. The latter is related to the success of large-scale particle measurement and the success of 3D/4D measurement. In addition, the study of the relationship between the two organizations is meaningful. As a result, alloying elements are concentrated and compounds are formed in places where damage occurs. The analysis of mechanics and mathematics The results of this study are as follows: (1) The structure of the material is very important to understand the phenomenon of the material.

项目成果

Assessment of 3D inhomogeneous mierostructure of highly alloyed aluminium foam via dual energy K-edge subtraction imaging

通过双能 K 边减影成像评估高合金泡沫铝的 3D 不均匀微观结构

• 发表时间: 2010
• 期刊: Phliosophical Magazine (印刷中)
• 作者: Qiang Zhang;Hiroyuki Toda;Yasutaka Takami;Yoshio Suzuki;Kentaro Uesugi;Masakazu Kobayashi
• 通讯作者: Masakazu Kobayashi

Three dimensional microstructure characterization of an Al-Zn-Mg alloy foam using synchrotron X-ray microtomography

使用同步加速器 X 射线显微断层扫描技术对 Al-Zn-Mg 合金泡沫进行三维微观结构表征

• 发表时间: 2010
• 作者: Q.Zhang;H.Toda;M.Kobayashi;Y.Suzuki;K.Uesugi
• 通讯作者: K.Uesugi

Assessment of effect of heat treatment on the 3D microstructure of an Al-Zn-Mg foam using synchrotron X-ray microtomography

使用同步加速器 X 射线显微断层扫描评估热处理对 Al-Zn-Mg 泡沫 3D 微观结构的影响

• 发表时间: 2009
• 作者: Qianh Zbang;Hiroyuki Toda;Yasutaka Takami;Yoshio Suzuki;Kentaro Uesugi
• 通讯作者: Kentaro Uesugi

Assessment of 3D inhomogeneous microstructure of highly alloyed aluminium foam via dual energy K-edge subtraction imaging

通过双能 K 边减影成像评估高合金泡沫铝的 3D 不均匀微观结构

• 发表时间: 2010
• 期刊: Philosophical Magazine
• 影响因子: 1.6
• 作者: Qiang Zhang;Hiroyuki Toda;Yasutaka Takami;Yoshio Suzuki;Kentaro Uesugi;Masakazu Kobayashi
• 通讯作者: Masakazu Kobayashi