「リアルタイム応力異常検出」

Check

研究代表者:
徐 超男 (産業技術総合研究所 生産計測技術研究センター応力発光技術チーム 研究チーム長)
研究課題:
応力発光体を用いた安全管理ネットワークシステムの創出

技術解説


応力発光塗膜センサの耐久性ならびに各環境条件における耐候性に関して評価を行い、適用範囲の見極めおよび性能の向上を図ると共に、応答性データベースの構築を進めてきた。
応力発光塗膜センサの耐久性について、代表的な構造部材であるステンレス系基板を用い、弾性限界の80%に相当するひずみ量(1,600μひずみ)を100万回繰り返して加えた後も、応力発光特性の低下が見られない、耐久性に優れた塗膜組成を見出した(図1)。また、耐水性(浸水1週間)、耐温水性(60℃水1週間)についても確認することができ、現場での実用に供しうる耐久性を有していることを示した。
耐久性のある応力発光塗膜センサを用いて、各種ひずみ量、周波数(あるいはひずみ速度)に対する応答性のデータの取得を進めている。特に、複雑な応力条件下において、発光強度の分布が、延性金属材料の降伏条件として用いられるミーゼス応力の分布と比較的良い一致を示していることを実証し、金属構造部材の破損に繋がる応力の異常な集中を発光強度から検出できる可能性を示した。これを踏まえ、応力異常検出の基礎となる応答性データベース構築の条件を定め、データ蓄積を行なっている。
また、様々な環境条件での応答特性についても測定を行ない、適用範囲の見極めを進めている。室温から80℃までの温度条件での測定を行なったところ、センサ組成によって、温度特性に大きな違いがあることを見出した(図2)。

概要図

論文等

  1. N. Terasaki, C.N. Xu, Y. Imai, H.Yamada, “Photocell System Driven by Mechanoluminescence”, Japanese Journal of Applied Physics, Vol.46 4B, 2385-2388, 2007.04
  2. H. Chen C.N. Xu, Y. Liu, Y. Chen, J. S. Williams, “Light emission and excitonic effect of boron nitride nanotubes observed by photoluminescent spectra”, Optical Materials, Vo.29, 1295-1298, 2007.07
  3. C. Z. Li, Y. Imai, Y. Adachi, H. Yamada, K. Nishikubo, C.N. Xu, “One-step Synthesis of Luminescent Nanoparticles of Complex Oxide, Strontium Aluminate”, Journal of the American Ceramic Society, Vol.90 No.7, 2273-2275, 2007.07
  4. Y. Imai, R. Momota, C.N Xu, “Elasticoluminescence of Europium-Doped Strontium Aluminate Spherical Particles Dispersed in Polymeric Matrices”, Materials Letters, Vol.61, 4124-4127, 2007.08
  5. 6. H. Zhang, H. Yamada, N. Terasaki, C.N. Xu,“Stress-Induced Mechanoluminescence in SrCaMgSi2O7: Eu”, Electrochemical and Solid State Letters, Vol.10, J129-J131, 2007.08
  6. 7. H. Zhang, H. Yamada, N. Terasaki, C.N. Xu, “Ultraviolet mechanoluminescence from SrAl2O4: Ce and SrAl2O4: Ce, Ho”, Applied Physics Letters, Vol.91, 081905(1)-081905(3), 2007.8
  7. C.S. Li, C.N. Xu, L. Zhang, H. Yamada, Y. Imai,“Dynamic visualization of stress distribution on metal surface by mechanoluminescence image”, Second International Symposium on Advanced Fluid/Solid Science and Technology in Experimental Mechanics '07-OSAKA, No.56, 2007.09
  8. X. Fu, H. Yamada, C.N. Xu, “Quality improvement of SrAl2O4: Eu2+ film on quartz glass through a two-step sputtering process”, Journal of the Electrochemical Society, Vol.154 No.10, J341-J344, 2007.10
  9. 10. H. Yamada, X. Fu, C.N. Xu, “Enhancement of adhesion and triboluminescent properties of SrAl2O4: Eu2+ films fabricated by RF magnetron sputtering and post-annealing techniques”, Journal of the Electrochemical Society, Vol.154 No.11, J348-J351, 2007.11
  10. C.Z. Li, C.N. Xu, Y. Adachi, N. Ueno, “Real-time detection of axial force for reliable tightening control”, Proceedings of SPIE, Vol.7522, 75223G-1~75223G-6, 2010, DOI:10.1117/12.851697

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