放射光X線トモグラフィーによる鋳造材の疲労特性の3D統計解析

使用同步辐射 X 射线断层扫描对铸造材料的疲劳性能进行 3D 统计分析

基本信息

批准号：
16K05981
负责人：
徐道源
金额：
$ 3.08万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-01 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16K05981/
关键词：
X線トモグラフィー統計解析ダイカスト鋳造材疲労 3D統計

项目摘要

位相コントラストイメージングを4Dトラッキング技術と組み合わせて，ミクロポアや疲労き裂など材料内部組織を3D可視化し，それらを高精度に同時追跡した。疲労き裂発生過程におけるその場観察を多数回繰り返すことにより，疲労き裂の起点となったミクロポアを多数抽出し，その他のミクロポアと分離することができた。また，その場観察の試験片内のミクロポアの球相当直径のヒストグラム解析から1.5～15マイクロまで分布していることを分かった。疲労き裂の起点となったミクロポアは比較的大きく，鋳肌近傍に存在するが，疲労き裂の起点とならなかったミクロポアの分布とほとんど同様な傾向であった．したがって，単一のミクロポアの性状と，疲労き裂発生とは一義的な対応が得られないことがわかった．そこで，隣接するミクロポアとの相互関係を含め，このような評価を2つのミクロポアのペアに拡張して疲労き裂発生への影響を検討した。表面直下のミクロポアと疲労き裂発生との関係性を評価するため，ミクロポアの空間的な分布・配置を幾何学的に評価する45個のパラメータを算出した。それぞれ得られた多数のパラメータを統計学的に解析するためには，主成分分析などのデータ粗視化と統計学的解析が必要である。主成分分析においては，多くの変数により記述された量的データの変数間の相関を排除し，できるだけ少ない情報の損失で，少数個の無相関な合成変数に縮約して，疲労き裂発生と相関の強いパラメータを絞り込みすることで，この分析は，予定通りH29-H30年度に研究する予定である。各要素技術および統計解析の適用に関する成果発信も国内学会での発表を通じて活発に行った。

通过将相衬成像与4D跟踪技术相结合，以3D方式可视化微孔和疲劳裂纹等材料的内部结构，并对其进行高精度同步跟踪。通过在疲劳裂纹萌生过程中多次重复现场观察，我们能够提取出许多作为疲劳裂纹起源的微孔，并将它们与其他微孔分开。另外，对原位观察样品中微孔的球当量直径进行直方图分析发现，直径分布在1.5~15微米之间。作为疲劳裂纹起源的微孔较大，且位于铸件表面附近，但其分布趋势与非疲劳裂纹起源的微孔分布趋势基本一致。因此，发现单个微孔的性能与疲劳裂纹萌生之间不存在明确的对应关系。因此，我们将此评估扩展到一对两个微孔，包括与相邻微孔的相互作用，并检查其对疲劳裂纹萌生的影响。为了评估表面下方的微孔与疲劳裂纹萌生之间的关系，我们计算了 45 个参数，以几何方式评估微孔的空间分布和排列。为了对获得的大量参数进行统计分析，需要对数据进行粗粒度化和主成分分析等统计分析。主成分分析消除了许多变量描述的定量数据之间的相关性，并将其减少为少量不相关的复合变量，并尽可能减少信息损失，以减少疲劳裂纹萌生。该分析计划按计划于 2011-2019 财年进行。我们通过在国内学术会议上的演讲，积极传播我们关于各项基础技术的应用和统计分析的成果。