DIC法による超多点表面変位場にもとづく鋼部材裏面や内部の損傷同定法の開発

まず，DIC法での3次元変位場の測定精度向上において，本質的に重要となる計測対象領域の「鮮明な」高解像度画像を得ることについて検討を行った．具体的には，スペックルパターンの黒点の大きさ・密度，画像の平均輝度および明暗のスペクトル分布ついて条件を変化させて計測を行い，測定誤差の変化から適切な撮影条件の組み合わせを求めた．特に，画像輝度については，撮影対象となる供試体において，曲率を持つ箇所や部材角部のように複数平面からなる個所の計測では，コントラスト不足や白飛びを避けることにも留意した．次に，DIC法で測定された表面変位場からFEモデルで裏面ひずみを算定する過程を検討した．FEモデルは，初期状態での対象部位のDIC法による表面形状計測データに板厚を付加することで3次元ソリッド要素モデルにコンバートすることで，DICで得られる高密度の表面測定点に対応した超多自由度の高精度FEモデルを構築した．板構造では曲げ変形の影響が大きいので，板厚方向の要素分割数についてもあわせて検討した．板裏面および内部の変形・ひずみはこのFEモデルの表面節点にDIC法で得られた変位場を強制変位として与えて算定する．この一連の作業について，DIC測定での欠損データの補間の自動化等，ダイレクトに変換できるプログラムを作成し効率化を図った．そして，上に示したFE解析に用いるための実験として，板材の繰り返し載荷実験の準備を行った．ここでは，ダンベル型試験片を用いて一軸の繰り返し漸増載荷試験を実施することを前提に，平行部に曲げ座屈で塑性変形が集中するよう，供試体の詳細寸法を決定した．

まず，DIC法での3次元変位場の測定精度向上において，本質的に重要となる計測対象領域の「鮮明な」高解像度画像を得ることについて検討を行った．具体的には，スペックルパターンの黒点の大きさ・密度，画像の平均輝度および明暗のスペクトル分布ついて条件を変化させて計測を行い，測定誤差の変化から適切な撮影条件の組み合わせを求めた．特に，画像輝度については，撮影対象となる供試体において，曲率を持つ箇所や部材角部のように複数平面からなる個所の計測では，コントラスト不足や白飛びを避けることにも留意した．次に，DIC法で測定された表面変位場からFEモデルで裏面ひずみを算定する過程を検討した．FEモデルは，初期状態での対象部位のDIC法による表面形状計測データに板厚を付加することで3次元ソリッド要素モデルにコンバートすることで，DICで得られる高密度の表面測定点に対応した超多自由度の高精度FEモデルを構築した．板構造では曲げ変形の影響が大きいので，板厚方向の要素分割数についてもあわせて検討した．板裏面および内部の変形・ひずみはこのFEモデルの表面節点にDIC法で得られた変位場を強制変位として与えて算定する．この一連の作業について，DIC測定での欠損データの補間の自動化等，ダイレクトに変換できるプログラムを作成し効率化を図った．そして，上に示したFE解析に用いるための実験として，板材の繰り返し載荷実験の準備を行った．ここでは，ダンベル型試験片を用いて一軸の繰り返し漸増載荷試験を実施することを前提に，平行部に曲げ座屈で塑性変形が集中するよう，供試体の詳細寸法を決定した．