FLIR社赤外線応力測定システムは、最新の赤外線カメラと
ロックイン・サーモグラフィ技術を用いた赤外線画像解析システムです。

動的応力を加えると、熱弾性効果の原理から対象物表面の温度が変化します。この温度変化を高感度赤外線カメラで捉え、応力値に変換して主応力和の変動量として画像化する事ができます。また、散逸エネルギーの測定により、破損個所や疲労限界点を予測する事ができます。その他、ランプ等を用い対象物に熱変化を加えると、熱拡散の違いを画像化する事により欠陥検出や剥離検査などの非破壊検査装置としてもご使用頂けます。

測定ソフトウェア AltairLI

応力測定:E-mode

Eモード測定は、対象物に繰返し加えられる力が、熱弾性効果により温度の変化となって現れます。(弾性領域内では、圧縮で温度上昇、引っ張りで温度低下)赤外線応力測定システムでは、この温度変化量を高精度測定とFFT処理により、主応力和の応力値(Mpa)に換算して表示します。

散逸エネルギー測定:D-mode

Dモード測定では、対象物に繰り返し加えられるエネルギーにより表面に現れる機械的エネルギー(散逸エネルギー)の発熱状態を測定します。E-mode(応力)画像では対象物に応力が均一に掛かっているのに対し、D-mode(散逸エネルギー)画像では、1箇所に集中している事がわかります。この箇所から疲労限界点に達し、その後破断されると予測できます。

応力赤外線画像
散逸エネルギー画像
オートバイフレームの赤外線応力画像
(ヤマハ発動機(株)殿ご提供)
人工大腿骨の赤外線応力画像
(産業技術総合研究所殿ご提供)
ランダム位置補正機能(オプション)

温度差を求める時、対象物が変形し移動すると、正確な解析が出来ません。ランダム位置補正機能は移動する対象物の位置を補正し、幾つかの手法にて解析します。

測定事例
自動車用ハブの赤外線応力画像

解析用ソフトウェア

取得画像の解析用ソフトウェア:Altair
赤外線画像用ハイブリッド応力解析プログラム:IR-FEM オリオン(オプション)

赤外線応力測定システムで測定された主応力和を有限要素法で用いる解析モデルにフィードバックし、境界条件である荷重条件を赤外線応力測定値に合わせ逆解析します。その後、新たに求めた荷重条件により改めて有限要素法にて順解析を行います。

  • 測定した主応力和を、各応力成分や方向に分解して表示することが可能です。
  • 測定時の誤差要因である熱伝導特性を補正して解析が可能です。
  • 測定装置では見えない裏側や内部の応力分布などが推定表示出来ます。
赤外線応力画像と解析モデルの重ね合わせ
逆解析後のFEM解析結果

ロックインサーモグラフィの応用例

ソーラーパネルの欠陥検査画像

ロックイン方式による欠陥検査の測定事例として、ソーラーパネルに一定間隔で電流を流した際に、ソーラーパネル内の不具合箇所から発生する微細な温度変化の画像を示しています。

赤外線温度画像
ロックインによる温度差画像
人体表面の赤外線画像

生体観測の事例として、心臓の鼓動に応じた体表面の温度変化画像を測定することが可能となります。ここでは、心拍数72回(1.2Hz)として、ロックイン方式で心拍数に見合った赤外線温度差の画像を撮影しました。即ち心臓の鼓動により供給される血液による温度上昇と、温度低下の温度差を画像化しています。人体表面の赤外線温度画像とロックイン方式による赤外線温度差画像を示しています。

赤外線温度画像
ロックインによる温度差画像
航空機機体構造の赤外線画像

機体の内部構造に基づく表面温度の微細な差を捕捉したサーモグラフィ画像です。従来のアルミ合金による機体構造材により製造されているB737と、CFRP複合材をベースに一体整形されている新型のB787とでは、サーモグラフィ画像上、明確な差異が捉えられています。

可視画像
従来機・787
IR画像

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