Name: Misura di distribuzione di sforzo micro / nano-scala da campionature Moiré Fringes (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-05-23T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 56 s
Description: Scopri la tecnica di campionamento moiré per misurare deformazioni micro e nano-scala su materiali compositi. Questo metodo ottico offre analisi bidimensionale ad alta sensibilità senza necessità di scansione meccanica.

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Questo lavoro è stato sostenuto da JSPS KAKENHI, i numeri di sovvenzione JP16K17988 e JP16K05996 e dal Programma di promozione strategica dell&#39;Innovazione Strategica Cross-Ministerial Unit D66, Misurazione Innovativa e Analisi per i Materiali Strutturali (SIP-IMASM), gestito dall&#39;ufficio del mobile. Gli autori sono anche grati al Dott. Satoshi Kishimoto e Kimiyoshi Naito a NIMS per il loro materiale CFRP.

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</ol>

Gli autori non hanno niente da rivelare.

Nella tecnica descritta, un passo impegnativo è la realizzazione della griglia di micro / nano scala o di griglia (abbreviata come griglia) 26 se sul modello non esiste un pattern periodico. Il passo della griglia deve essere uniforme prima della deformazione perché è un parametro importante per la misura della deformazione. Se il materiale è un metallo, una litografia in metallo o una ceramica, la litografia a nano d&#39;impronta UV o riscaldamento (NIL) 27 , la litografi...

Le misure di deformazione a scala micro / nano sono fondamentali per valutare le proprietà meccaniche, i comportamenti di instabilità, le sollecitazioni residue e gli eventi di creazione di materiali avanzati. Poiché le tecniche ottiche sono non-contatti, a campo pieno e non distruttivo, sono stati sviluppati diversi metodi ottici per la misura della deformazione negli ultimi decenni. Negli ultimi anni, le tecniche di misura della deformazione a scala micro / nano includono principalmente i metodi moiré 1 , 2 , 3 , 4 , l&#39;analisi di fase geometrica (GPA) 5 , 6 , la trasformazione di Fourier (FT), la correlazione digitale di immagini (DIC) e Interferometria elettronica a speckle (ESPI). Tra queste tecniche, GPA e FT non sono adatti per misure di deformazione complesse perché esistono più frequenze. Il metodo DIC è simMa impotente contro il rumore, perché il vettore di deformazione è speckle casuale. Infine, ESPI è fortemente sensibile alla vibrazione. Tra i metodi di moiré micro / nano-scala, i metodi più comunemente utilizzati sono attualmente i metodi di scansione del microscopio moiré come moiré 7 , 8 , 9 , scansione laser moiré 10 , 11 e microscopio a forza atomica moiré 12 , E alcuni metodi di moiré basati sul microscopio, come il metodo moiré digitale / sovrapposto 13 , 14 , 15 e il metodo di moltiplicazione / frazionamento moiré 16 , 17 . Il metodo di moiré di scansione ha molti vantaggi, come un ampio campo visivo, alto rendimentoL&#39;insensibilità al rumore casuale. Tuttavia, il metodo di moiré tradizionale di scansione è scomodo per le misurazioni di ceppo 2D perché è necessario ruotare la fase di campionamento o la direzione di scansione per 90 ° e scansionare due volte per generare le frange in moire in due direzioni 18 . La rotazione ei processi di scansione doppio introducono errori di rotazione e richiedono molto tempo, influenzando seriamente l&#39;accuratezza della misurazione del ceppo 2D, in particolare per il ceppo di taglio. Anche se la tecnica temporale di spostamento di fase 19 , 20 può migliorare l&#39;accuratezza della misurazione della deformazione, richiede tempo e un dispositivo di spostamento di fase speciale non adatto per test dinamici. Il metodo di moiré di campionamento 21 , 22 ha un&#39;alta precisione nelle misure di spostamento ed è ora utilizzato principalmente per misure di deflessione sui ponti quando le automobili pculo. Per estendere il metodo del moiré di campionamento a misure di tensione 2D a micro / nano scala, è stato recentemente sviluppato un metodo di moiré di moltiplicazione ricostituito 23 da due frange di moiré di campionamento a due pixel, in cui le misure sono due volte sensibili e l&#39;ampio campo visivo della Viene mantenuto il metodo di scansione del moiré. Inoltre, il metodo di moiré di campionamento spostamento di fase è sviluppato anche dai fringoni moiré a campionamento multi-pixel, consentendo misure di strain ad alta precisione. Questo protocollo introdurrà la procedura dettagliata di misurazione del ceppo e dovrebbe aiutare i ricercatori e gli ingegneri a imparare a misurare la deformazione, migliorando i processi di produzione dei materiali e dei prodotti.

<table><tbody><tr><td>Lucidatrice automatica</td><td>Marumoto Struers K.K.</td><td>LaboPol-30, Labor Force-100</td><td></td></tr><tr><td>Plastica rinforzata con fibra di carbonio</td><td>Mitsubishi Plastics, Inc.</td><td></td><td></td>HYEJ16M95DHX1</tr><tr><td>Computer</td><td>DELL Japan</td><td>VOSTRO</td><td>Può essere sostituito con un altro computer con linguaggio di programmazione C++</td></tr><tr><td>Software di registrazione delle immagini</td><td>Lasertec Corporation</td><td>LMEYE7</td><td>Installato in un microscopio a scansione laser</td></tr><tr><td>Ion Coater</td><td>Japan Electron Optics Laboratory Ltd.</td><td></td><td></td>JEC3000F</tr><tr><td>Microscopio a scansione laser</td><td>Lasertec Corporation</td><td>OPTELICS HYBRID</td><td></td></tr><tr><td>Nanoimprint Device</td><td>Japan Laser Corporation</td><td>EUN-4200</td><td>Può essere sostituito con un dispositivo di litografia a fascio di elettroni o un dispositivo di fresatura a fascio ionico focalizzato</td></tr><tr><td>Stampo Nanoimprint</td><td>SCIVAX Corporation</td><td>3.0&mu; m passo</td><td>Personalizzato</td></tr><tr><td>Nanoimprint Resist</td><td>Toyo Gosei Co., Ltd&nbsp;</td><td>PAK01</td><td></td></tr><tr><td>Soluzione di lucidatura</td><td>Marumoto Struers K.K.</td><td>DP-Spray P 15&mu; m, 1&mu; m, 0,25&mu; m</td><td>Utilizzare da grossolano a fine</td></tr><tr><td>Pipet</td><td>AS ONE Corporation</td><td>10mL</td><td></td></tr><tr><td>Carta vetrata</td><td>Marumoto Struers K.K.</td><td>Foglio SiC #320, #800</td><td>Utilizzare da grossolano a fine</td></tr><tr><td>Spin Coater</td><td>MIKASA Corporation</td><td>MS-A100</td><td></td></tr></tbody></table>

misura di distribuzione di sforzo micro / nano-scala da campionature moiré fringes

Micro/Nano-scale Strain Distribution Measurement from Sampling Moir&#233; Fringes

Questo lavoro descrive la procedura di misurazione ei principi di una tecnica di moiré di campionamento per le misurazioni di deformazione a scala micro / nano a campo pieno. La tecnica sviluppata può essere eseguita in due modi: utilizzando il metodo moiré di moltiplicazione ricostruito o il metodo moiré di campionamento spostamento di fase. Quando l&#39;intensità della griglia del campione è di circa 2 pixel, vengono creati frange di moiré di campionamento a 2 pixel per ricostruire un modello di moiré di moltiplicazione per una misura di deformazione. Entrambe le sensibilità di spostamento e di tendenza sono due volte più elevate rispetto al metodo di moiré tradizionale di scansione nello stesso ampio campo visivo. Quando l&#39;intensità della griglia del campione è di circa o maggiore di 3 pixel, vengono creati fringere di moiré di campionamento a più pixel e una combinazione di tecniche di spostamento di fase per una misura di deformazione a campo pieno. L&#39;accuratezza della misurazione del ceppo è notevolmente migliorata e la misura automatica del batch è facilmente raggiungibile.Entrambi i metodi possono misurare le distribuzioni bidimensionali (2D) di una singola immagine di griglia senza ruotare il campione o le linee di scansione, come nelle tecniche moiré tradizionali. Come esempi, le distribuzioni di spostamento e deformazione 2D, inclusi i ceppi di taglio di due esemplari di plastica rinforzati con fibra di carbonio, sono stati misurati in prove di flessione a tre punti. Si prevede che la tecnica proposta gioca un ruolo importante nelle valutazioni quantitative non distruttive delle proprietà meccaniche, fenomeni di crepe e sollecitazioni residue di una varietà di materiali.

Le distribuzioni di spostamento e deformazione 2D di due campioni in plastica rinforzata con fibre di carbonio (CFRP) (n. 1 e n. 2) sono state misurate in base al principio di formazione del moiré 23 e al processo di misurazione ( Figura 1 ). I campioni CFRP sono stati costituiti da fibre di carbonio K13D di diametro 10-11 μm e resine epossidiche. La deformazione del CFRP # 1 è stata determinata utilizzando il metodo moiré di moltipli...

Qui viene presentata una tecnica di moiré di campionamento con metodi di campionamento a pixel da 2 pixel e multispagine per misure di distribuzione di strain ad alta precisione a micro / nano scala.

Misura di distribuzione di sforzo micro / nano-scala da campionature Moiré Fringes

This work describes the measurement procedure and principles of a sampling moir&#233; technique for full-field micro/nano-scale deformation measurements. ...

L'obiettivo generale di questo esperimento è misurare con precisione le distribuzioni di deformazione dei materiali a scala microscopica o nanoscopica utilizzando la tecnica moiré a campionamento di due pixel o multi-pixel

micronano-scale-strain-distribution-measurement-from-sampling-moir

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