デジタル画像相関を用いた複合材料の高ひずみ速度挙動の計測事例

Faculty of Engineering and the Environment, University of Southampton, UK

複合材料は、速度や高い操縦性能が必要とされる高いパフォーマンスを持った陸・海・空の輸送機に用いられます。今回ご紹介しますデジタル画像相関法に代表されます全視野データイメージング技術は、衝撃荷重や爆風荷重などの高ひずみ速度荷重を受けた複合材料の挙動をよりよく理解するこができます。

実験セットアップ

試験は、最大速度 20 m/s、負荷 80 kN のインストロン VHS (高ひずみ速度) 試験機と2台の高速度カメラ（512 x 512 ピクセル @ 20 kHz）による3D DIC（デジタル画像相関法）、赤外線サーモグラフを用いて、複合材料の損傷の開始とひずみの局所的な挙動解析に焦点を当てた分析を行っています。

Figure3はこの試験に用いた試験片のデザインです。試験片にはひずみゲージも取り付け、試験片を画像化することにより検証されました。 Figure 4 は、ひずみゲージと DIC の結果 (試験片の前面と背面から)となり、両方の計測手法にて良い相関があることを示しています。

Figure 5 では、デジタル画像相関法により解析されたカーボンエポキシ試験片で発生する表面横方向亀裂の発生を示す縦方向 (垂直方向) のひずみマップで、この種の試験で典型的な横方向亀裂の発生を示しています。

この試験では、高ひずみ速度試験を実施し、デジタル画像相関を使用して複合材料のひずみ速度の影響を研究する能力が示されました。 この試験では赤外線画像技術と同期してデータを収集するために使用され、熱弾性応力解析（TSA）を利用してさらなる計算を行われております。

*損傷耐性プロジェクトはEPRC と DSTL によって共同で資金提供され、このプロジェクトチームはJanice Barton教授（現ブリストル大学）が率いています。DSTL は、Laura Jones が代表を務めるこの研究において、主要な役割を果たしています。

The damage tolerance project is jointly funded by the EPSRC and DSTL. The project team is led by Professor Janice Barton. DSTL are playing a major role in the research which is lead on their behalf by Laura Jones.