
非破壊・非接触の材料試験
適材を適所に使用することは、最終製品の品質、耐久性、重量を左右し、ひいては製品の成功を決定づける重要な要素です。Optometのレーザードップラー振動計は、材料研究分野における新たな知見の体系的な探究に、世界各地で大きく貢献しています。材料パラメータの測定でも、非破壊検査/Non-Destructive-Inspection(NDTまたはNDI)でも、非接触測定は特に重要です。材料特性に影響を与えず、加速度センサーなどを用いる接触式測定とは異なり、材料本来の挙動を損なわずに試験できるためです。
材料の非破壊試験(NDT)
軽量化と高い比剛性を実現するため、部品製造における繊維強化複合材料の重要性がますます高まっています。その例として、航空産業における航空機の翼や、自動車産業における車体部品の製造が挙げられます。早期の材料疲労を防ぐには、製造工程や保守点検時に層間剥離や亀裂を速やかに特定する必要があります。薄肉の繊維強化複合材プレートを圧電素子などによって高周波で加振すると、Lamb波(短波長の表面波)などが発生します。これらの波は材料内部の不完全性と相互作用し、波の伝播に不均一性を生じさせたり、局所共振(Local Defect Resonance - LDR)を引き起こしたりします。
SMARTシリーズのレーザードップラー振動計は、材料表面の各測定点で波の同位相伝播を検出し、肉眼では確認できない材料内部の欠陥を可視化できます。内蔵信号発生器は、部品の加振に使用するパルスや周波数スイープなど、任意の波形を生成できます。OptoSCANソフトウェアでは、測定チャンネルの設定や測定点の定義から、周波数領域および時間領域における測定データの可視化・解析まで、測定プロセス全体を実行できます。エクスポート機能を使用すれば、データをUFF、HDF5、mat-files (MATLAB)などの標準形式で出力し、さらに処理することができます。
実用例
Optomet Scanning Vibrometerを使用して、CFKプレートの裏面にある欠陥を検出します。内蔵信号発生器が矩形パルスを生成し、CFKプレートに取り付けられたピエゾアクチュエーターを加振します。圧電素子(中央下)から伝播する波が2つの欠陥と相互作用し、局所的に振幅が増大することで、局所欠陥共振として時間領域および周波数領域で欠陥を可視化します。

スプリット・ホプキンソン棒(SHPB)
スプリット・ホプキンソン棒試験は、動的条件下における材料特性を測定するための材料試験法です。試験片(コンクリート円柱や複合材料など)を、入力棒と伝達棒の2本の棒の間に配置します。加速されたストライカーが入力棒に衝突し、衝撃パルスを発生させます。これによって生じた波は入力棒を伝播して材料試験片に到達し、試験片を通過した後、2本目の棒である伝達棒へと伝わります。
Optometのレーザードップラー振動計(LDV)は、160 MSamples/sという高いサンプリングレートと220 dBを超えるダイナミックレンジを備えており、こうした極めて動的な衝撃パルスの時間波形を測定するのに最適です。
スプリット・ホプキンソン棒(SHPB)
