高速変形試験における変位／ひずみ分布解析

金属、樹脂、繊維強化樹脂等のあらゆる材料・部材の高速変形特性解析をいたします

高速変形試験とは

主に自動車の衝突を模擬・解析することを目的とした、高速（＝衝撃的な）での荷重負荷による材料特性評価・部品の変形挙動の調査試験です。
試験速度により、材料特性が変化するため、複雑形状・様々な部材を組み合わせた部品の衝突模擬環境において評価することで、CAE解析の精度向上などに繋がります。

近年、研究開発における、評価、解析から再設計のサイクル短縮と費用削減のため、CAE解析の重要性が増しており、CAE解析精度の向上を目的として、実試験での微小部分の変位、ひずみの計測需要が高まっています。

当社では、DICによる三次元変位計測を高速試験に適用して、試験片からASSYレベルの部品まで、様々な試験体の変形挙動を詳細に計測できます。

こんな事でお困りではありませんか

• 高速での試験を行いたいが、試験機に治具・試験体が入らない。
• 目指す試験環境（試験温度、試験速度など）を実現できない。
• 高速試験で、微小領域のひずみ分布を計測したい。

高速試験における変形挙動の調査

様々な試験片、部品に引張、圧縮、曲げなどの様々な荷重を高速で付与し、荷重、変位、ひずみ、高速度カメラでの動画撮影、などの各種計測を行います。

ひずみ速度依存性の評価

• ホプキンソンプレッシャーバーと検力ブロックで、同一形状の試験片（GL=8mm）を用いて、広範囲のひずみ速度域での特性を評価できます。
• 油圧サーボ式試験機と万能試験機では、種々形状の試験片あるいは実部材を対象としたひずみ速度依存性を評価可能です。
• 画像相関法（DIC）による正確な破壊ひずみの計測も可能です。

高温・低温でのひずみ速度依存性の評価

温度範囲−196 ～ 450℃、ひずみ速度範囲10⁻³ ～ 10³（1/s）での引張試験が可能です。試験片以外にも実部品・部材を対象とした低高温・高変形速度での破壊試験が可能です。

接合継手の動的破壊挙動解析

油圧サーボ式試験機を用いて、接着、溶接等の継手の高速変形挙動を最大10000㎜/sの速度で、最大100kN の荷重範囲で評価可能です。

高速圧縮試験

落重試験機により、部材の軸圧潰、3点曲げ等の高速変形挙動を最大10000㎜/sの速度で、最大7kJのエネルギーを投入する条件下で評価可能です。

大開口落錘試験機による高速圧壊試験

落錘試験により大型機械部品等の高速圧壊特性を評価いたします。

デジタル画像相関法（DIC：Digital Image Correlation）による変位／ひずみ分布解析

DIC（Digital Image Correlation) は、ひずみ、変位を広範囲に定量評価することが可能であり、CAE シミュレーション精度向上のための比較検証データの採取としても非常に有効な手段となります。

解析事例：高速引張試験＋DICによるひずみ・変位解析（ひずみ速度 1000/s）

• 超高速度　：100,000fps
• 空間解像度：45µm/pix
• 試験片サイズ：2.0^w×8^L

デジタル画像相関法（DIC：Digital Image Correlation）の原理

• ランダムパターン変形前後を比較

  変形前後の画像の比較から移動・回転・伸張（収縮）後の同一ポイントのxy座標を精度良く算出できます。

  

  変形前後の差= 変位

  変位の微分= ひずみ

• ステレオカメラ撮像

  ステレオカメラを適用することで、左右カメラでのx y 座標から3 次元座標X,Y,Z を算出し、曲面上の変位、ひずみ分布が精度良く得られます。