In situ X線CT観察
In situ 樹脂リサイクル材試験片の引張試験
引張・圧縮・曲げ・突き刺し試験等を行いながらＸ線CT撮影
材料に力学的な負荷を与えた状況の内部構造の観察
概要
図1 5kNタイプ
In situ X線CT試験機 DynamiCT
X線CT装置内で引張、圧縮、曲げなどの機械試験を行うことができる小型載荷試験装置 DynamiCT™（特許番号：特許第7143567号）をご紹介します（図1）。
材料に段階的な負荷をかけながら、その材料が破壊されていく様子を断続的にX線CT撮影することができます。
試験事例
異物（塗膜片）等の欠陥を含む樹脂リサイクル材に対し、DynamiCT™を用いて引張試験し、同時に試験中のX線CT撮影をしました（図2、3）。
通常は見えない内部の異物や試験片の変形（ひずみ）、変形や試験中に発生したボイド、き裂による断面積の減少を考慮した断面積の変化を捉えることができました（図4、5、6、7、8、表1）。
DynamiCT™ を用いた4次元X線CT画像の解析は、実際の破壊について新しい知見を得るためのツールとなります。
※今回の樹脂リサイクル材中の異物の移動距離の測定や、試験片の断面積の測定等にはHEXAGON社のVGSTUDIO MAXを用いました。
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図2 試験片
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図3 樹脂リサイクル材のIn situ 引張X線CT試験画像
特徴的な異物（白色）を手掛かりに、各ストロークにおけるひずみを計測しました。
注１）画像はX線CT像を板厚方向の最大投影モードで表示
注２）赤矢印は、伸びを測定するために基準とした異物
図4 樹脂リサイクル材の In situ 引張Ｘ線CT試験画像 断面積の変化
表1 試験結果まとめ
| 試験機データ | X線CT画像データ | 計算 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ストローク （ｍｍ） |
試験力 (N) |
チャック 間距離※ (mm) |
断面積 (ｍｍ2) |
断面積の 幅寸法 (mm) |
断面積の 厚さ寸法 (mm) |
異物間 距離 (ｍｍ) |
真ひずみ (%) |
真応力 (MPa) |
| 0 | 0.0 | 37.26 | 11.44 | 6.067 | 1.940 | 8.234 | 0.0 | 0.0 |
| 2 | 185.0 | 39.26 | 10.97 | 5.973 | 1.869 | 9.020 | 9.1 | 16.9 |
| 4 | 170.1 | 41.26 | 10.36 | 5.843 | 1.786 | 9.879 | 18.2 | 16.4 |
| 14 | 149.5 | 51.26 | 8.01 | 5.334 | 1.585 | 15.001 | 60.0 | 18.7 |
| 22 | 140.9 | 59.26 | 7.05 | 4.959 | 1.497 | 19.084 | 84.1 | 20.0 |
※試験片を固定するチャック（つかみ具）同士の間の距離
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図7 試験力ーストローク線図
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図8 応力ーひずみ線図
結果、試験片の伸びの増加とともに異物周辺にボイドが発生し、大きくなる様子が確認できました。
X線CT装置内での機械試験を可能にする「DynamiCT™」や、さまざまなin situ X線CT観察の詳細については、こちらをご覧ください。
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