複合材料試験におけるハイスピードカメラの活用

可視化
材料光学
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複合材料試験の瞬間をハイスピードカメラで撮影、画像解析することについて、動画を交えながら事例を紹介していきます。

複合材料の試験における、撮影のポイント
・高速引張試験時の破断の様子、亀裂進展の様子
・振り子試験時の材料破断の様子、亀裂進展の様子
・その他、各種試験時の瞬間に発生する挙動

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材料試験に対する当社製品のアプローチ

・可視光ハイスピードカメラ
変形や破壊の瞬間を鮮明に捉えます。主に数千～数十万コマ/秒で撮影することで、数msec～数十μsecの現象を捉えます。

詳しくはコチラの記事もご参照ください

・赤外線ハイスピードカメラ
わずかな変形によって発生する微小な温度変化を1msec以下の時間分解能で可視化し、材料表面の温度分布を捉えます。

・ハイスピードひずみ解析(DIC)
デジタル画像相関法(DIC)による画像解析は、3次元の変位、速度、加速度だけでなく、変形やひずみまで非接触で解析できます。

・偏光ハイスピードカメラ
樹脂やガラスをはじめとした透明材料の内部で発生する、応力分布、配向構造を可視化することができます。

事例紹介：CFRPの引張試験

動画のポイント
破断の瞬間を20万コマ/秒で撮影しています。
スーパースローで現象を観察すること、理解が深まります。

事例紹介：CFRPの引張試験

動画のポイント
1回の試験で、一瞬の間に起こる複数の情報を得ることができます。
左はDIC、右は熱画像です。

赤外熱画像1
中央切り欠きの両端から発熱する様子が分かります。

赤外熱画像2
破断の瞬間。繊維方向に沿って発熱する様子が分かります。

体温測定などに使われる‟サーモグラフィー“は、露光時間が約16msecと遅く、センサーの応答スピードも遅いため、動きのある現象を撮影すると画像がブレてしまします。画像がブレると温度が平均化されてしまい、瞬間的な発熱現象を正確に捉えることができません。
冷却型赤外線ハイスピードカメラでは、1msec以下の高速な熱現象を正確に可視化できます。