JP7359660B2 - Deformation analysis method for rubber materials - Google Patents

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Description

本発明は、ゴム材料の変形解析方法に関する。 The present invention relates to a method for analyzing deformation of rubber materials.

ゴム材料の変形解析のため、ゴム材料の面内歪みを可視化する技術としてデジタル画像相関法(DIC)が知られている。製品使用時の面内歪みはもとより、力学試験時の歪みを可視化することもゴム製品の研究開発には有用である。 Digital image correlation (DIC) is known as a technique for visualizing in-plane distortion of rubber materials for deformation analysis of rubber materials. Visualizing not only in-plane distortion during product use but also distortion during mechanical testing is useful for research and development of rubber products.

ゴム材料の変形解析方法として、例えば、非特許文献1には、可視光を用いたカメラによる撮影とデジタル画像相関法を用いて、ゴム材料からなる試験片の切れ込み部の歪みを可視化することが記載されている。また、特許文献1には、X線イメージング法とデジタル画像相関法を組み合わせた方法を用いて、ゴム材料の引き裂き挙動を解析する方法が記載されている。 As a method for analyzing the deformation of rubber materials, for example, Non-Patent Document 1 describes a method for visualizing the distortion of a notch in a test piece made of a rubber material by using a camera that uses visible light and a digital image correlation method. Are listed. Moreover, Patent Document 1 describes a method of analyzing tearing behavior of a rubber material using a method that combines an X-ray imaging method and a digital image correlation method.

特開2019-100814号公報JP 2019-100814 Publication

チャン・リュー(Chang Liu)、他4名、「カーボンブラック充填SBRの引き裂き抵抗についての裂け目近傍での歪み増大の影響(Influence of Strain Amplification Near Crack Tip on the Fracture Resistanceof Carbon Black-filled SBR)」、Rubber Chemistry andTechnology, Vol.88, No.2, pp276-288 (2015)Chang Liu, and 4 others, "Influence of Strain Amplification Near Crack Tip on the Fracture Resistance of Carbon Black-filled SBR", Rubber Chemistry and Technology, Vol.88, No.2, pp276-288 (2015)

ゴム材料の変形解析においては、短冊試験片のようなシンプルな輪郭形状の試験片だけでなく、切れ込みのような異形部位を持つ様々な輪郭形状の試験片に対しても、デジタル画像相関法において計算エラーが生じにくく、輪郭に沿って安定して計算できることが望まれる。 In deformation analysis of rubber materials, the digital image correlation method can be used not only for specimens with simple contours such as strip specimens, but also for specimens with various contours such as notches. It is desirable that calculation errors are less likely to occur and calculations can be performed stably along the contour.

本発明の実施形態は、以上の点に鑑み、試験片の輪郭に沿って安定してデジタル画像相関法による計算を実施することができるゴム材料の変形解析方法を提供することを目的とする。 In view of the above points, the embodiments of the present invention aim to provide a rubber material deformation analysis method that can stably perform calculations using the digital image correlation method along the contour of a test piece.

本発明の実施形態に係るゴム材料の変形解析方法は、ゴム材料からなる試験片にランダムパターンを付与すること、前記試験片を変形させながら撮影して複数の画像を得ること、前記複数の画像のうちの1つの画像から試験片の輪郭を得ること、前記輪郭を得た画像において複数の解析点およびサブセットを設定して解析領域を設定し、その際、前記輪郭が通らないように各サブセットを設定すること、及び、前記解析領域に関してデジタル画像相関法により各解析点の変位を計算すること、を含むものである。 A deformation analysis method for a rubber material according to an embodiment of the present invention includes: imparting a random pattern to a test piece made of a rubber material; obtaining a plurality of images by photographing the test piece while deforming the test piece; Obtaining the outline of the test piece from one of the images, and setting a plurality of analysis points and subsets in the image from which the outline has been obtained to set an analysis area, and at that time, each subset is set so that the outline does not pass through. and calculating the displacement of each analysis point with respect to the analysis area by a digital image correlation method.

本発明の実施形態であると、試験片の輪郭に沿って安定してデジタル画像相関法による計算を実施することができる。 According to the embodiment of the present invention, calculations using the digital image correlation method can be stably performed along the contour of the test piece.

一実施形態に係る変形解析方法を示すフローチャート。1 is a flowchart showing a deformation analysis method according to an embodiment. 一実施形態に係る変形試験を説明するための概略図。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a deformation test according to an embodiment. (A)実施例におけるX線透過像、(B)その二値化画像。(A) X-ray transmission image in Example, (B) its binarized image. 解析点及びサブセットの設定方法を説明するための説明図Explanatory diagram for explaining how to set analysis points and subsets 試験片の輪郭近傍における解析点の設定方法を説明するための説明図Explanatory diagram to explain how to set analysis points near the outline of the test piece

以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。 Hereinafter, matters related to the implementation of the present invention will be explained in detail.

一実施形態に係る変形解析方法は、ゴム材料の力学試験における変形解析方法であって、以下の工程を含む。図1はそのフローチャートである。
(a)試験片にランダムパターンを付与する工程(ステップS1)、
(b)試験片を変形させながら撮影して画像を取得する工程(ステップS2)、
(c)試験片の輪郭を取得する工程(ステップS3)、
(d)解析点およびサブセットを設定して解析領域を設定する工程(ステップS4)、
(e)デジタル画像相関法により各解析点の変位を計算する工程(ステップS5)、及び
(f)各解析点の変位から歪みを算出する工程(ステップS6)。
A deformation analysis method according to one embodiment is a deformation analysis method in a mechanical test of a rubber material, and includes the following steps. FIG. 1 is a flow chart thereof.
(a) Step of imparting a random pattern to the test piece (step S1),
(b) a step of photographing and acquiring an image while deforming the test piece (step S2);
(c) obtaining the outline of the test piece (step S3);
(d) setting an analysis area by setting analysis points and subsets (step S4);
(e) a step of calculating the displacement of each analysis point by the digital image correlation method (step S5); and (f) a step of calculating distortion from the displacement of each analysis point (step S6).

変形解析の対象とするゴム材料の力学試験としては、ゴム材料からなる試験片に力を加えて変形させることにより当該試験片内における変位や歪みを観測する種々の力学試験が挙げられる。例えば、引張試験や圧縮試験のように試験片に一方向の力を加える試験でもよく、試験片に所定の大きさの引張又は圧縮の歪みを繰り返し与える試験でもよく、引き裂き試験や亀裂成長屈曲試験のように試験片の破壊を伴う試験でもよい。 Mechanical tests for rubber materials that are subject to deformation analysis include various mechanical tests in which displacement and strain within a test piece made of a rubber material are observed by applying force to deform the test piece. For example, a test in which a force is applied to a test piece in one direction such as a tensile test or a compression test may be used, a test in which a tensile or compressive strain of a predetermined magnitude is repeatedly applied to a test piece, a tear test or a crack growth bending test. A test that involves the destruction of a test piece may also be used.

ゴム材料とは、ゴム状弾性を持つ物質であり、加硫ゴムだけでなく、熱可塑性エラストマーのようなエラストマーも含む概念である。一実施形態として、ゴム材料としては、加硫ゴムが好ましく用いられ、すなわち、ゴムポリマーに硫黄等の加硫剤を含む種々の配合剤を配合したゴム組成物を加硫してなる加硫ゴムが挙げられる。ゴムポリマーとしては、例えば、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、又はこれらの組み合わせなどの各種ジエン系ゴムが挙げられる。また、配合剤としては、カーボンブラックやシリカなどの充填剤、軟化剤、老化防止剤、亜鉛華、ステアリン酸、ワックス、加硫促進剤など、通常ゴム工業で使用される各種配合剤を用いることができる。 A rubber material is a substance having rubber-like elasticity, and is a concept that includes not only vulcanized rubber but also elastomers such as thermoplastic elastomers. In one embodiment, a vulcanized rubber is preferably used as the rubber material, that is, a vulcanized rubber obtained by vulcanizing a rubber composition containing a rubber polymer and various compounding agents including a vulcanizing agent such as sulfur. can be mentioned. Examples of the rubber polymer include various diene rubbers such as natural rubber, butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, or combinations thereof. In addition, as compounding agents, various compounding agents normally used in the rubber industry may be used, such as fillers such as carbon black and silica, softeners, anti-aging agents, zinc white, stearic acid, wax, and vulcanization accelerators. I can do it.

試験片の形状としては、変形解析の対象とする力学試験の種類に応じて指定することができ、特に限定されない。例えば工程(b)において放射線を透過させて画像を取得する場合、試験片の形状は放射線が透過可能であればよく、シート状、円柱状、ブロック状等の種々の形状が挙げられ、好ましくはシート状である。 The shape of the test piece can be specified depending on the type of mechanical test targeted for deformation analysis, and is not particularly limited. For example, when acquiring an image by transmitting radiation in step (b), the shape of the test piece may be any shape as long as it can transmit radiation, and various shapes such as a sheet, a cylinder, a block, etc. can be mentioned, and preferably It is in sheet form.

一実施形態において、試験片としては、短冊試験片のようなシンプルな輪郭形状を持つ試験片でもよいが、異形部位を持つ試験片を用いてもよい。異形部位としては、特に限定されず、例えば、試験片の縁部に設けられた切れ込みや、V字状又はU字状などのノッチ、試験片の内部に設けられたスリットや穴(即ち、開口部)などが挙げられる。例えば、図2に示す力学試験における試験片10では、短冊状をなす試験片10の幅方向の一方側の辺において、その長手方向の中央部に切れ込み12が設けられている。切れ込み12は、試験片10の長手方向に垂直な方向に切れ目を入れることで形成されている。 In one embodiment, the test piece may be a test piece with a simple contour shape such as a strip test piece, or a test piece with irregularly shaped portions may be used. The irregularly shaped portion is not particularly limited, and includes, for example, a notch provided on the edge of the test piece, a V-shaped or U-shaped notch, and a slit or hole (i.e., an opening) provided inside the test piece. ), etc. For example, in the test piece 10 used in the mechanical test shown in FIG. 2, a notch 12 is provided in the longitudinal center of one side of the strip-shaped test piece 10 in the width direction. The cut 12 is formed by making a cut in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the test piece 10.

実施形態に係る変形解析方法では、まず、工程(a)において、ゴム材料からなる試験片にランダムパターンを付与する(ステップS1)。 In the deformation analysis method according to the embodiment, first, in step (a), a random pattern is provided to a test piece made of a rubber material (step S1).

ランダムパターンは、デジタル画像相関法を行うために試験片に付されるランダムなパターンである。そのため、ランダムパターンは少なくとも測定対象部位に付与されるが、測定対象部位に付与されていれば、例えば試験片の全体に付与されてもよい。測定対象部位は、試験片において変形解析を行うために工程(b)において画像を撮影する領域であり、上記の異形部位を持つ試験片を用いる場合、当該異形部位を含むその周辺部位である。 A random pattern is a random pattern that is applied to a test specimen to perform digital image correlation methods. Therefore, the random pattern is applied to at least the measurement target site, but it may be applied to the entire test piece, for example, as long as it is applied to the measurement target site. The measurement target region is a region in which an image is taken in step (b) to perform deformation analysis on the test piece, and when a test piece having the above-mentioned irregularly shaped region is used, it is the surrounding region including the irregularly shaped region.

ランダムパターンは、試験片の表面又は内部に付与することができる。例えば、工程(b)における撮影が放射線を用いて透過像を得るものである場合、ランダムパターンは試験片の表面又は内部に付与してもよい。また、工程(b)における撮影が可視光を用いて画像を取得する場合、ランダムパターンは試験片の表面に付与してもよい。 Random patterns can be applied to the surface or inside of the test piece. For example, when the imaging in step (b) involves obtaining a transmission image using radiation, the random pattern may be provided on the surface or inside of the test piece. Further, when the image is acquired using visible light in the photographing in step (b), the random pattern may be provided on the surface of the test piece.

ランダムパターンを試験片の表面に付与する場合、例えば、マーカ粒子を含むコート液を試験片の表面にスプレーする等して塗布してもよく、あるいはまた、マーカ粒子を含むゴム層を試験片の表面に設けてもよい。また、例えば可視光を用いて画像を取得する場合、着色剤を用いて試験片表面に斑模様などのランダムパターンを付与してもよい。 When applying a random pattern to the surface of a test piece, for example, a coating liquid containing marker particles may be applied by spraying onto the surface of the test piece, or alternatively, a rubber layer containing marker particles may be applied to the surface of the test piece. It may be provided on the surface. Further, when acquiring an image using visible light, for example, a random pattern such as a mottled pattern may be applied to the surface of the test piece using a coloring agent.

ランダムパターンを試験片の内部に付与する場合、ゴム材料中にマーカ粒子を配合して、試験片内部にマーカ粒子を分散させることにより、試験片にランダムパターンを付与してもよい。 When applying a random pattern to the inside of the test piece, the random pattern may be applied to the test piece by blending marker particles into the rubber material and dispersing the marker particles inside the test piece.

マーカ粒子とは、デジタル画像相関法で利用されるランダムパターンを形成するための微粒子である。例えば、X線等の放射線によって検出可能な微粒子、即ち放射線イメージング法において検出対象とする微粒子である。マーカ粒子としては、放射線によりコントラストがつきやすい金属元素を含む粒子(即ち、金属元素含有粒子)が用いられ、ゴム材料の大部分を構成する炭素よりも原子番号の大きい金属元素を含み、単粒子として安定なものが挙げられる。具体的には、例えば、タングステン粒子、銀粒子、鉛粒子などの金属粒子、アルミナ粒子などが挙げられる。 Marker particles are fine particles for forming random patterns used in digital image correlation methods. For example, it is a fine particle that can be detected by radiation such as X-rays, that is, a fine particle that is a detection target in a radiation imaging method. As the marker particles, particles containing a metal element (that is, metal element-containing particles) that are easily contrasted by radiation are used. One example is a stable one. Specifically, examples thereof include metal particles such as tungsten particles, silver particles, and lead particles, and alumina particles.

マーカ粒子の粒径は、特に限定されず、例えば放射線イメージング法による空間分解能(実行ピクセル数)以上のものを用いてもよい。なお、空間分解能は、使用する放射線の線幅や発散の仕方により異なる。 The particle size of the marker particles is not particularly limited, and may be, for example, a particle size that is equal to or larger than the spatial resolution (number of pixels executed) by radiation imaging method. Note that the spatial resolution varies depending on the line width and divergence of the radiation used.

実施形態に係る変形解析方法では、次いで、工程(b)において、試験片を変形させながら撮影して、解析すべき変形の過程を示す複数の画像を取得する(ステップS2)。 In the deformation analysis method according to the embodiment, next, in step (b), the test piece is photographed while being deformed to obtain a plurality of images showing the deformation process to be analyzed (step S2).

詳細には、試験片に力を加えて変形、即ち歪みを付与しながら、測定対象部位を撮影する。試験片に加える力としては、変形解析の対象とする力学試験の種類に応じて指定することができ、試験片に一方向の引張または圧縮の力を加えてもよく、試験片に所定の大きさの伸長歪みや圧縮歪みを所定の周波数で繰り返し与えてもよい。図2に示す例では、切れ込み12を持つ試験片10に対し、その長手方向に所定の周波数で繰り返しの伸長歪みを与える。 Specifically, the measurement target site is photographed while applying force to the test piece to give it deformation, that is, distortion. The force to be applied to the test piece can be specified depending on the type of mechanical test targeted for deformation analysis, and a unidirectional tensile or compressive force may be applied to the test piece, or a force of a predetermined magnitude may be applied to the test piece. Expansion strain or compression strain may be applied repeatedly at a predetermined frequency. In the example shown in FIG. 2, a test piece 10 having notches 12 is repeatedly subjected to elongation strain at a predetermined frequency in its longitudinal direction.

このように試験片を変形させながら、試験片を所定時間毎に連続して撮影することにより、試験片の変形挙動(歪みの時間的変化)を表す複数の2次元の静止画像を取得する。例えば、試験片の繰り返し歪みを解析対象とする場合、繰り返し歪みの1周期中において、所定のタイミングで複数回撮影が行われ、これにより1周期中における歪みの時間的変化を表す複数の画像が得られる。 By continuously photographing the test piece at predetermined time intervals while deforming the test piece in this manner, a plurality of two-dimensional still images representing the deformation behavior (temporal change in strain) of the test piece are obtained. For example, when the subject of analysis is repeated strain in a test piece, images are taken multiple times at predetermined timing during one cycle of repeated strain, thereby producing multiple images representing temporal changes in strain during one cycle. can get.

画像の取得方法は特に限定されない。例えば、通常の可視光を用いたカメラによる撮影でもよく、X線などの放射線を試験片に照射する放射線イメージング法でもよい。放射線イメージング法では、試験片に放射線が透過するように放射線を照射して透過像を取得する。放射線イメージング法による画像取得方法自体は、公知の方法で行うことができ、特に限定されない。ここで、放射線とは、広義の放射線を意味し、中性子線などの粒子放射線、X線、ガンマ線、紫外線などの電磁波を包含する。好ましくはX線であり、従って画像としてX線透過像を得ることが好ましい。 The image acquisition method is not particularly limited. For example, it may be photographed by a camera using normal visible light, or it may be a radiation imaging method in which the test piece is irradiated with radiation such as X-rays. In the radiation imaging method, a test piece is irradiated with radiation so that the radiation passes through the test piece, and a transmission image is obtained. The image acquisition method itself using the radiation imaging method can be performed by a known method and is not particularly limited. Here, radiation means radiation in a broad sense, and includes particle radiation such as neutron beams, and electromagnetic waves such as X-rays, gamma rays, and ultraviolet rays. X-rays are preferable, and therefore it is preferable to obtain an X-ray transmission image as an image.

図2は、一実施形態に係るX線イメージング試験装置の概略を示したものである。試験片10は、その長手方向の両端部が不図示のつかみ具に保持された状態で引張試験機に取り付けられ、両側のつかみ具を互いに離隔する方向に移動させ、また互いに近づく方向に移動させることを繰り返すことにより、繰り返しの伸長歪みが付与される。 FIG. 2 schematically shows an X-ray imaging test apparatus according to one embodiment. The test piece 10 is attached to a tensile testing machine with both longitudinal ends held by grips (not shown), and the grips on both sides are moved in a direction away from each other and also moved in a direction toward each other. By repeating this, repeated elongation strain is imparted.

試験装置には、試験片10にX線を照射する照射手段としてのX線管22と、試験片10を透過したX線を検知する検出器24とが設けられており、検出器24で検知したX線に基づいてX線透過像を取得する。X線管22と検出器24は、試験片10における切れ込み12を含むその周辺を測定対象部位として、当該測定対象部位を挟んで一直線上に配置されている。 The test apparatus is provided with an X-ray tube 22 as an irradiation means for irradiating the test piece 10 with X-rays, and a detector 24 for detecting the X-rays that have passed through the test piece 10. An X-ray transmission image is acquired based on the X-rays. The X-ray tube 22 and the detector 24 are arranged in a straight line with the measurement target area being the measurement target area including the notch 12 in the test piece 10 .

使用するX線としては、例えば1010(photons/s/mrad2/mm2/0.1%bw)以上の高輝度X線であることが好ましい。このようなX線を放射するシンクロトロンとしては、高輝度光科学研究センターのSPring-8、「知の拠点あいち」のあいちシンクロトロン光センターなどが挙げられる。 The X-rays used are preferably high-intensity X-rays of, for example, 10 10 (photons/s/mrad 2 /mm 2 /0.1%bw) or more. Examples of synchrotrons that emit such X-rays include SPring-8 at the High Brightness Photon Science Research Center and the Aichi Synchrotron Light Center at Aichi Knowledge Center.

また、X線のエネルギーとしては、特に限定されず、例えば、1~100keVでもよく、10~50keVでもよい。X線の照射時間(即ち、露光時間)も、特に限定されず、例えば、0.0001~10000msでもよく、1~1000msでもよい。フレームレートも、特に限定されず、例えば、1~10000fpsでもよく、1~2000fpsでもよい。 Furthermore, the energy of the X-rays is not particularly limited, and may be, for example, 1 to 100 keV or 10 to 50 keV. The X-ray irradiation time (ie, exposure time) is also not particularly limited, and may be, for example, 0.0001 to 10000 ms, or 1 to 1000 ms. The frame rate is also not particularly limited, and may be, for example, 1 to 10,000 fps or 1 to 2,000 fps.

実施形態に係る変形解析方法では、次いで、工程(c)において、上記複数の画像のうちの1つの画像から試験片の輪郭を取得する(ステップS3)。 In the deformation analysis method according to the embodiment, next, in step (c), the outline of the test piece is acquired from one of the plurality of images (step S3).

この例では、変形解析を行う基準となる画像、例えば変形前の初期画像を基準画像として、該基準画像において測定対象部位における試験片の輪郭を求める。試験片の輪郭の取得方法としては、画像を二値化する方法を用いることが好ましい。詳細には、ゴム等のポリマーと背景(空気)とマーカ粒子との輝度値差を利用して二値化することにより、上記基準画像から二値化画像を作成し、該二値化画像から試験片の輪郭を取り出すことができる。二値化自体は市販のソフトウェアを用いて行うことができる。 In this example, a reference image for deformation analysis, for example, an initial image before deformation, is used as a reference image, and the outline of the test piece at the measurement target site is determined in the reference image. As a method for acquiring the outline of the test piece, it is preferable to use a method of binarizing the image. In detail, a binarized image is created from the above reference image by binarizing using the difference in luminance value between a polymer such as rubber, a background (air), and marker particles, and from the binarized image. The outline of the test piece can be extracted. The binarization itself can be performed using commercially available software.

図3(A)は基準画像としてのX線透過像を示したものである。このX線透過像を二値化することにより、図3(B)に示す二値化画像が得られる。 FIG. 3(A) shows an X-ray transmission image as a reference image. By binarizing this X-ray transmission image, a binarized image shown in FIG. 3(B) is obtained.

試験片の輪郭は、少なくとも解析対象とする部位で取得すればよい。例えば上記の輪郭に異形部位を持つ試験片を用いる場合、当該異形部位での輪郭を取得すればよく、画像の全体で輪郭を抽出する必要はない。 The outline of the test piece may be obtained at least at the site to be analyzed. For example, when using a test piece having an abnormally shaped part in the above-mentioned outline, it is sufficient to acquire the outline at the irregularly shaped part, and there is no need to extract the outline from the entire image.

実施形態に係る変形解析方法では、次いで、工程(d)において、輪郭を得た画像において複数の解析点およびサブセットを設定する(ステップS4)。 In the deformation analysis method according to the embodiment, next, in step (d), a plurality of analysis points and subsets are set in the image obtained from the contour (step S4).

詳細には、基準画像における試験片内(即ち、試験片に相当する領域内)に解析点とサブセットを設定して解析領域を設定する。ここで、解析点とは、デジタル画像相関法において変位を算出するために用いられる試験片内の任意の点であり、解析点の変位を算出することで試験片の変形を解析することができる。 Specifically, an analysis region is set by setting analysis points and subsets within the test piece (that is, within a region corresponding to the test piece) in the reference image. Here, the analysis point is an arbitrary point within the specimen used to calculate displacement in the digital image correlation method, and the deformation of the specimen can be analyzed by calculating the displacement at the analysis point. .

サブセットとは、変形前後での解析点の位置を特定するために輝度値分布等の相関性によってパターンマッチングを行うための微小な計算領域であり、複数の画素からなる。サブセットは解析点毎に設定され、従ってサブセットにはそれぞれ1つの解析点が含まれ、通常はサブセットの中心に解析点が設定される。この例では、サブセットは、解析点を中心とした長方形の領域である。なお、長方形は正方形も含む概念である。 A subset is a minute calculation area for performing pattern matching based on correlations such as luminance value distribution in order to specify the positions of analysis points before and after deformation, and is made up of a plurality of pixels. A subset is set for each analysis point, so each subset includes one analysis point, and usually the analysis point is set at the center of the subset. In this example, the subset is a rectangular region centered on the analysis point. Note that the concept of rectangle also includes square.

解析領域とは、上記測定対象部位のうち解析点とサブセットを設定した領域であり、この領域内でデジタル画像相関法による計算が行われ、各解析点の変位が算出される。解析領域は、輪郭に沿って設定され、輪郭を含むその周辺の試験片領域で設定される。例えば、上記の異形部位を持つ試験片では、異形部位の輪郭に沿って当該輪郭を含むその周辺の試験片範囲で設定される。一例として、図2に示す切れ込み12を持つ試験片では、図4に示すように解析領域28は切れ込みの先端部を含む範囲に設定される。 The analysis region is a region in which analysis points and subsets are set in the measurement target region, and within this region, calculations are performed using the digital image correlation method, and the displacement of each analysis point is calculated. The analysis region is set along the contour, and is set in the test piece region around the contour. For example, in the case of a test piece having the above-mentioned irregularly shaped part, the test specimen range is set along the outline of the irregularly shaped part and in the vicinity of the outline. As an example, in a test piece having a notch 12 shown in FIG. 2, the analysis region 28 is set to include the tip of the notch, as shown in FIG.

本実施形態では、解析領域を設定する際に、試験片の輪郭が通らないように各サブセットを設定する。すなわち、サブセットは、試験片の輪郭がその領域内に入ることで当該領域内に試験片の背景となる空気領域が含まれないように設定される。 In this embodiment, when setting the analysis region, each subset is set so that the outline of the test piece does not pass through it. In other words, the subset is set such that the outline of the test piece falls within the area so that the air area that is the background of the test piece is not included in the area.

図4は、このことを模式的に示した図であり、放物線状の輪郭30の左側が試験片領域32であり、輪郭30の右側が背景領域34である。黒丸が解析点36であり、上記試験片領域32内において、Y方向(伸長方向)に延びる複数の等間隔に配された格子子38と、X方向(伸長方向に垂直な方向)に延びる複数の等間隔に配された格子子40との交点である各格子点に、解析点36が設定されている。各解析点36を中心として長方形(図4の例では正方形)の領域からなるサブセット42が設定されている。なお、図4においては一部のサブセット42のみを図示しているが、図示を省略しているだけであり、各解析点36に同様のサブセット42が設定される。 FIG. 4 is a diagram schematically showing this, in which the left side of the parabolic contour 30 is the test piece region 32, and the right side of the contour 30 is the background region 34. The black circles are analysis points 36, and within the test piece region 32, there are a plurality of equally spaced grids 38 extending in the Y direction (stretching direction) and a plurality of grids 38 extending in the X direction (direction perpendicular to the stretching direction). An analysis point 36 is set at each grid point that is an intersection with grid elements 40 arranged at equal intervals. A subset 42 consisting of a rectangular (square in the example of FIG. 4) region is set around each analysis point 36. Note that although only some subsets 42 are illustrated in FIG. 4, the illustration is simply omitted, and a similar subset 42 is set at each analysis point 36.

輪郭30の近傍では、背景領域34内に存在する格子点だけでなく、試験片領域32内に存在する格子点であっても、当該格子点を中心としてサブセットを設定したときにそのサブセット内に輪郭30に通るような格子点については、解析点36を設定しておらず、そのため、サブセット42も設定していない。輪郭30近傍においてサブセット42を設定すべきでない位置を、図4において点線の枠44で示している。 In the vicinity of the contour 30, not only the grid points existing in the background region 34 but also the grid points existing in the specimen region 32, when a subset is set around the grid point, are For grid points that pass through the contour 30, no analysis points 36 are set, and therefore no subsets 42 are set. A dotted line frame 44 in FIG. 4 indicates a position in the vicinity of the contour 30 where the subset 42 should not be set.

試験片の輪郭がサブセット内を通らないように設定するためには、一実施形態において次のように設定することが好ましい。例えば、サブセットが解析点を中心とした長方形の領域である場合において、解析領域を設定する際に、試験片の輪郭部分では当該輪郭との間にサブセットサイズの半分以上の隔たりを持たせて各解析点を設定する。より詳細には、試験片の輪郭部分では、当該輪郭との間にサブセットサイズの半分以上かつサブセットサイズ未満の隔たりを持たせて解析点を設定することが好ましい。 In order to set the outline of the test piece so that it does not pass through the subset, it is preferable to set it as follows in one embodiment. For example, when the subset is a rectangular area centered on the analysis point, when setting the analysis area, the outline of the specimen should be separated from the outline by more than half the subset size. Set analysis points. More specifically, it is preferable to set the analysis points in the contour portion of the test piece with a gap of at least half the subset size and less than the subset size from the contour.

詳細には、図5(A)に示すように、格子子38,40に対して傾斜して延在する輪郭30に対して長方形のサブセット42を設定する場合を考える。この場合、サブセットサイズの半分は、X方向ではサブセット42をX方向に二等分する範囲42Aであり、Y方向ではサブセット42をY方向に二等分する範囲42Bである。同図において黒丸で示す格子点46については、輪郭30との間でX方向にサブセットサイズの半分の範囲42A以上の隔たり(即ち、余白)がある。詳細には、サブセットサイズの半分の範囲42A以上であり、かつサブセットサイズ1個分未満の隔たりがある。また、輪郭30との間でY方向にもサブセットサイズの半分の範囲42B以上の隔たり(即ち、余白)がある。詳細には、サブセットサイズの半分の範囲42B以上であり、かつサブセットサイズ1個分未満の隔たりがある。そのため、この格子点46については解析点36を設定し、該解析点36を中心としたサブセット42を設定する。 Specifically, as shown in FIG. 5(A), a case will be considered in which a rectangular subset 42 is set for the contour 30 that extends obliquely with respect to the grids 38 and 40. In this case, half of the subset size is a range 42A that bisects the subset 42 in the X direction, and a range 42B that bisects the subset 42 in the Y direction. Regarding the lattice points 46 indicated by black circles in the figure, there is a gap (that is, a margin) between them and the contour 30 in the X direction by a range 42A or more, which is half the subset size. Specifically, the range 42A is half the subset size or more, and the distance is less than one subset size. Furthermore, there is a gap (that is, a margin) between the contour 30 and the contour 30 in the Y direction as well, which is equal to or larger than the half range 42B of the subset size. Specifically, the range is equal to or larger than half the subset size 42B, and there is a gap of less than one subset size. Therefore, an analysis point 36 is set for this grid point 46, and a subset 42 centered around the analysis point 36 is set.

一方、該格子点46の右側に隣接する格子点48と下側に隣接する格子点50については、輪郭30との間でX方向及びY方向にそれぞれサブセットサイズの半分の範囲42A及び42Bの隔たりがない。そのため、これらの格子点48,50には解析点36は設定せず、サブセット42も設定しない。 On the other hand, regarding the grid point 48 adjacent to the right side of the grid point 46 and the grid point 50 adjacent to the bottom side, there is a gap of half the subset size 42A and 42B in the X direction and the Y direction, respectively, from the contour 30. There is no. Therefore, the analysis points 36 and the subsets 42 are not set at these grid points 48 and 50.

図5(B)に示すように、X方向の格子子40に対して平行に延在する輪郭30に対して長方形のサブセット42を設定する場合、黒丸で示す格子点52については、輪郭30との間でX方向についてはもちろんのこと、Y方向についてもサブセットサイズの半分の範囲42Bの隔たりがある。詳細には、Y方向において、サブセットサイズの半分の範囲42B以上、かつサブセットサイズ1個分未満の隔たりがある。そのため、この格子点52については解析点36を設定し、該解析点36を中心としたサブセット42を設定する。一方、該格子点52の下側に隣接する格子点54については、輪郭30との間でY方向にサブセットサイズの半分の範囲42Bの隔たりがない。そのため、格子点54には解析点36は設定せず、サブセット42も設定しない。Y方向の格子子38に対して平行に延在する輪郭30に対しても同様であり、その他の形状ないし位置関係にある輪郭についても同様の考え方を適用すればよい。 As shown in FIG. 5(B), when setting a rectangular subset 42 for the contour 30 extending parallel to the grid grid 40 in the X direction, the grid points 52 indicated by black circles are There is a gap of half the subset size 42B not only in the X direction but also in the Y direction. Specifically, in the Y direction, there is a gap of more than half the subset size 42B and less than one subset size. Therefore, an analysis point 36 is set for this grid point 52, and a subset 42 centered around the analysis point 36 is set. On the other hand, the grid point 54 adjacent to the lower side of the grid point 52 is not separated from the contour 30 by the range 42B, which is half the subset size, in the Y direction. Therefore, the analysis point 36 is not set at the grid point 54, nor is the subset 42 set. The same applies to the contour 30 extending parallel to the grid 38 in the Y direction, and the same concept may be applied to contours having other shapes or positional relationships.

以上のようにして解析領域を設定した後、実施形態に係る変形解析方法では、工程(e)において、解析領域に関してデジタル画像相関法(DIC)により各解析点の変位を計算する(ステップS5)。 After setting the analysis region as described above, in the deformation analysis method according to the embodiment, in step (e), the displacement of each analysis point is calculated with respect to the analysis region by digital image correlation method (DIC) (step S5). .

デジタル画像相関法は、物体に付与されたランダムパターンの変形前後の画像を比較して物体の変形を解析する手法であり、輝度値パターンの移動追跡を測定原理とする。詳細には、1時刻目t=tと2時刻目t=t+dtにおける画像について、1時刻目の画像におけるサブセットの輝度地分布と高い相関性を示すサブセットを、2時刻目の画像における任意のサブセットを対象として数値解析で探索し、対応するサブセットを同定する。これにより、当該サブセットについて1時刻目から2時刻目への変形における解析点の移動方向と移動量、即ち変位を算出することができる。画像相関法自体については、「可視化情報ライブラリー4 PIVと画像解析技術」((株)朝倉書店発行、(社)可視化情報学会編、2012年4月25日発行)の31~46頁に記載の方法を用いて行うことができ、また市販のソフトウェアを用いて行うこともできる。 The digital image correlation method is a method for analyzing the deformation of an object by comparing images before and after the deformation of a random pattern applied to the object, and uses movement tracking of a brightness value pattern as the measurement principle. Specifically, for the images at the first time t=t 0 and the second time t=t 0 +dt, the subsets showing a high correlation with the luminance ground distribution of the subset in the first time image are selected from the ones in the second time image. Search for arbitrary subsets using numerical analysis and identify corresponding subsets. Thereby, it is possible to calculate the movement direction and movement amount of the analysis point in the transformation from the first time to the second time, that is, the displacement for the subset. The image correlation method itself is described on pages 31 to 46 of "Visualization Information Library 4 PIV and Image Analysis Technology" (published by Asakura Shoten Co., Ltd., edited by the Visualization Information Society, April 25, 2012). It can be carried out using the method described above, or it can also be carried out using commercially available software.

この例では、解析すべき変形の初期画像(基準画像ともいう。例えば変形前の画像)から最終画像(変形解析におけるターゲット画像)に向かってデジタル画像相関法により各解析点の変位を計算する。すなわち、初期画像から最終画像まで基準となる画像を順次更新しながら計算する。これにより、解析領域内の各解析点について初期画像から最終画像までの変位が得られる。例えば、図2に示す伸長歪みを付与する場合、X方向変位(伸長方向に垂直な方向での変位)及びY方向変位(伸長方向での変位)のような直交2方向での変位を求めてもよい。 In this example, the displacement of each analysis point is calculated from the initial image of the deformation to be analyzed (also referred to as a reference image; for example, the image before deformation) toward the final image (target image in deformation analysis) by a digital image correlation method. That is, calculations are performed while sequentially updating reference images from the initial image to the final image. This provides the displacement from the initial image to the final image for each analysis point within the analysis area. For example, when applying the elongation strain shown in Fig. 2, the displacements in two orthogonal directions such as the X direction displacement (displacement in the direction perpendicular to the elongation direction) and the Y direction displacement (displacement in the elongation direction) are calculated. Good too.

実施形態に係る変形解析方法では、次いで、工程(f)において、上記計算により得られた各解析点の変位から解析領域における歪みを算出する(ステップS6)。詳細には、解析領域内の各解析点について最終画像における歪みを算出する。 In the deformation analysis method according to the embodiment, next, in step (f), distortion in the analysis region is calculated from the displacement of each analysis point obtained by the above calculation (step S6). Specifically, distortion in the final image is calculated for each analysis point within the analysis region.

歪みは変位の分布を微分することにより求めることができ、例えば、図2に示す伸長歪みを付与する場合、X方向歪み(伸長方向に垂直な方向での歪み)及びY方向歪み(伸長方向での歪み)のように直交2方向での歪みを求めてもよく、また、せん断歪みを求めてもよい。せん断歪みは、X方向変位をY方向座標で微分した値とY方向変位をX方向座標で微分した値とを加えることで求められる。 Strain can be obtained by differentiating the distribution of displacement. For example, when applying the elongation strain shown in Fig. 2, the strain in the Strain in two orthogonal directions, such as (distortion), may be determined, or shear strain may be determined. The shear strain is obtained by adding the value obtained by differentiating the X-direction displacement with respect to the Y-direction coordinate and the value obtained by differentiating the Y-direction displacement with respect to the X-direction coordinate.

このように本実施形態であると、ゴム材料の力学試験に関してデジタル画像相関法を適用した変形解析を行うことができ、試験片の輪郭に沿って安定してデジタル画像相関法による計算を行うことができる。 As described above, in this embodiment, it is possible to perform deformation analysis using the digital image correlation method for mechanical testing of rubber materials, and to stably perform calculations using the digital image correlation method along the contour of the test piece. I can do it.

詳細には、解析領域を設定する際に、試験片の輪郭部分では当該輪郭が通らないように各サブセットを設定するので、背景となる空気領域がサブセット内に含まれることがなく、解析の安定性を高めることができる。特に、輪郭との間にサブセットサイズの半分以上の隔たりを持たせて各解析点を設定するので、異形部位の輪郭形状を持つものに対して、より確実に空気領域がサブセット内に含まれないように設定することができ、輪郭近傍において安定的に計算できる解析領域を定義することができる。 In detail, when setting the analysis area, each subset is set so that the outline of the test piece does not pass through, so the background air area is not included in the subset, making the analysis stable. You can increase your sexuality. In particular, since each analysis point is set with a gap of more than half the subset size from the contour, it is more certain that air regions are not included in the subset for those with contour shapes of irregular parts. It is possible to define an analysis region that can be stably calculated near the contour.

また、画像を二値化することにより試験片の輪郭を得ることができ、得られた輪郭を用いて解析点及びサブセットを設定することにより、より正確な解析領域を設定することができる。 Furthermore, by binarizing the image, the outline of the test piece can be obtained, and by using the obtained outline to set analysis points and subsets, a more accurate analysis region can be set.

また、X線などの放射線を用いた撮影により透過像を得ることにより、二値化画像を作成して輪郭を取り出す際に、容易に輪郭情報を抽出することができる。詳細には、可視光の場合、ゴムと背景とのコントラスト差は大きいが、マーカとゴムのコントラスト差も大きくなってしまう。そのため、誤差が生じたり、補正の手間が増えたりする。これに対し、放射線透過像の場合、ゴムと背景のコントラスト差が大きく、かつゴムとマーカとのコントラスト差を小さくできるため、可視光の場合に比べて輪郭を容易に取り出せる。 Further, by obtaining a transmission image by imaging using radiation such as X-rays, contour information can be easily extracted when creating a binarized image and extracting the contour. Specifically, in the case of visible light, the contrast difference between the rubber and the background is large, but the contrast difference between the marker and the rubber also becomes large. Therefore, errors may occur and the effort required for correction may increase. On the other hand, in the case of a radiographic image, the contrast difference between the rubber and the background is large, and the contrast difference between the rubber and the marker can be made small, so the outline can be extracted more easily than in the case of visible light.

以上より、本実施形態によれば、切れ込みのような異形部位を持つ輪郭形状の試験片に対しても、計算エラーが発生しづらく、試験片の輪郭に沿って安定してデジタル画像相関法による計算を行うことができる。そのため、ゴム製品の材料開発に役立てることができる。 As described above, according to the present embodiment, calculation errors are unlikely to occur even for a test piece with an irregularly shaped part such as a notch, and the digital image correlation method can be used stably along the outline of the test piece. Able to perform calculations. Therefore, it can be useful for developing materials for rubber products.

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Examples of the present invention will be shown below, but the present invention is not limited to these Examples.

バンバリーミキサーを用いて、スチレンブタジエンゴム(JSR(株)製「JSR1502」)100質量部に、カーボンブラック(東海カーボン(株)製「シースト3」)50質量部と、亜鉛華(三井金属鉱業(株)製「亜鉛華1種」)2質量部と、ステアリン酸(花王(株)製「ルナックS-20」)1質量部と、硫黄(細井化学工業(株)製「ゴム用粉末硫黄150メッシュ」)2質量部と、加硫促進剤(大内新興化学工業(株)製「ノクセラーCZ」)1質量部を添加し混練した。次いで、マーカ粒子(シグマアルドリッチ製「製品番号327077 Silver flakes 10μ品」)4質量部をロール表面温度60℃でロール混合して、未加硫ゴム組成物を調製した。 Using a Banbury mixer, 100 parts by mass of styrene-butadiene rubber ("JSR1502" manufactured by JSR Corporation), 50 parts by mass of carbon black ("SEAST 3" manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.) and zinc white (Mitsui Metal Mining Co., Ltd.) were added. 2 parts by mass of "Zinc White Type 1" manufactured by Kao Corporation), 1 part by mass of stearic acid ("Lunac S-20" manufactured by Kao Corporation), and 1 part by mass of sulfur ("Sulfur Powder for Rubber 150" manufactured by Hosoi Chemical Industry Co., Ltd.). 2 parts by mass of "Mesh") and 1 part by mass of a vulcanization accelerator ("Noxela CZ" manufactured by Ouchi Shinko Kagaku Kogyo Co., Ltd.) were added and kneaded. Next, 4 parts by mass of marker particles (product number 327077 Silver flakes 10μ product manufactured by Sigma-Aldrich) were roll-mixed at a roll surface temperature of 60° C. to prepare an unvulcanized rubber composition.

得られた未加硫ゴム組成物を、ロールを用いて、厚み1.00mmの未加硫ゴムシートに成形し、金型モールドでプレス加工(160℃、30分)することにより、厚み1.00mmのゴムシートを作製した。得られたゴムシートを幅9mm×長さ30mmの短冊状に打ち抜き、その中央部に長さ1.42mmの切れ込みを入れることにより、図2に示す試験片10を作製した。 The obtained unvulcanized rubber composition was formed into an unvulcanized rubber sheet with a thickness of 1.00 mm using a roll, and press-processed with a metal mold (160° C., 30 minutes) to a thickness of 1.00 mm. A rubber sheet with a thickness of 00 mm was produced. The test piece 10 shown in FIG. 2 was prepared by punching out the obtained rubber sheet into a strip shape of 9 mm width x 30 mm length, and making a cut of 1.42 mm length in the center thereof.

得られた試験片10を用いて、図2に示すように、繰り返し伸長歪みを与えながら試験片10の測定対象部位を撮影し、即ちX線イメージング法により画像を取得した。繰り返し伸長歪みは、動歪み25%(引張試験機のつかみ具間距離を試験片の未伸長状態(0%)から25%伸長状態まで伸長)、周波数0.34Hzとした。測定対象部位は切れ込み12の先端部とした。X線の条件及び撮影条件としては、フレームレート:50fsp、X線の露光時間:10ms、X線のエネルギー:15keV、撮影画像の分解能:7μm/pxとした。 Using the obtained test piece 10, as shown in FIG. 2, the measurement target region of the test piece 10 was photographed while repeatedly applying elongation strain, that is, the image was acquired by an X-ray imaging method. The repeated elongation strain was a dynamic strain of 25% (the distance between the grips of the tensile tester was extended from the unstretched state (0%) of the test piece to the 25% stretched state) and a frequency of 0.34 Hz. The measurement target site was the tip of the notch 12. The X-ray conditions and photographing conditions were: frame rate: 50 fsp, X-ray exposure time: 10 ms, X-ray energy: 15 keV, and resolution of photographed image: 7 μm/px.

次いで、得られた複数の画像のうち変形前の初期画像(図3(A)参照)について、輝度値差を利用して二値化することにより二値化画像(図3(B)参照)を作成して試験片の輪郭を求め、解析点およびサブセットを設定することで解析領域を設定した。サブセットは21×21画素の正方形の領域とし、その中心に解析点を設定した。その際、上記のとおり、試験片の輪郭部分では当該輪郭との間にサブセットサイズの半分以上の隔たりを持たせて各解析点を設定することで、各サブセットに試験片の輪郭が通らないようにした。 Next, among the plurality of images obtained, the initial image before deformation (see FIG. 3(A)) is binarized using the luminance value difference to create a binarized image (see FIG. 3(B)). The outline of the specimen was determined by creating an analysis area, and the analysis area was set by setting analysis points and subsets. The subset was a square area of 21×21 pixels, and the analysis point was set at the center. At that time, as mentioned above, by setting each analysis point with a gap of at least half the subset size between the outline of the test piece and the relevant outline, the outline of the test piece does not pass through each subset. I made it.

次いで、初期画像から最終画像に向けてデジタル画像相関法を適用することで各解析点のX方向変位(伸長方向に垂直な方向での変位)及びY方向変位(伸長方向での変位)を計算した。そして、得られた変位から最終画像における各解析点でのX方向歪み及びY方向歪みを算出することで、測定対象部位における歪みの分布を求めた。その際、実施例によれば、異常値が算出されることなく、安定してデジタル画像相関法により変位を計算することができた。 Next, the X-direction displacement (displacement in the direction perpendicular to the stretching direction) and Y-direction displacement (displacement in the stretching direction) of each analysis point is calculated by applying the digital image correlation method from the initial image to the final image. did. Then, by calculating the X-direction strain and Y-direction strain at each analysis point in the final image from the obtained displacement, the distribution of strain in the measurement target site was determined. In this case, according to the example, the displacement could be stably calculated by the digital image correlation method without calculating an abnormal value.

これに対し、比較例として、解析領域の設定に際し試験片の輪郭部分においてサブセットサイズの半分以上の隔たりを持たせずに解析点を設定し、その他は実施例と同様に解析を行ったところ、デジタル画像相関法において異常値が算出され、安定した計算ができなかった。 On the other hand, as a comparative example, when setting the analysis area, the analysis points were set without a gap of more than half the subset size in the outline of the test piece, and the other analysis was performed in the same manner as in the example. Abnormal values were calculated in the digital image correlation method, making stable calculations impossible.

10…試験片、12…切れ込み、28…解析領域、30…輪郭、36…解析点、42…サブセット、42A,42B…サブセットサイズの半分の範囲 10...Test piece, 12...Notch, 28...Analysis area, 30...Contour, 36...Analysis point, 42...Subset, 42A, 42B...Half range of subset size

Claims (4)

ゴム材料からなる試験片にランダムパターンを付与すること、
前記試験片を変形させながら撮影して複数の画像を得ること、
前記複数の画像のうち変形前の初期画像を基準画像として当該基準画像から試験片の輪郭を得ること、
前記基準画像において複数の解析点およびサブセットを設定して解析領域を設定し、その際、前記輪郭が通らないように各サブセットを設定すること、及び、
前記解析領域に関して前記基準画像から変形解析におけるターゲットとなる最終画像に向かってデジタル画像相関法により各解析点の変位を計算すること、
を含み、
前記試験片は、試験片縁部の切れ込みもしくはノッチ、又は試験片内部のスリットもしくは穴から選択される異形部位を持つものであり、前記異形部位を含む部位を測定対象部位として前記複数の画像を取得し、
前記サブセットは、前記解析点を中心とした長方形の領域であり、前記解析領域を設定する際に、前記試験片の輪郭部分では、当該輪郭との間にサブセットサイズの半分以上かつサブセットサイズ未満の隔たりを持たせて前記解析点を設定する、ゴム材料の変形解析方法。
imparting a random pattern to a specimen made of rubber material;
obtaining a plurality of images by photographing the test piece while deforming it;
Obtaining the outline of the test piece from the reference image by using an initial image before deformation among the plurality of images as a reference image;
setting a plurality of analysis points and subsets in the reference image to set an analysis region; at this time, setting each subset so that the contour does not pass through;
calculating a displacement of each analysis point from the reference image toward a final image serving as a target in deformation analysis with respect to the analysis region by a digital image correlation method;
including;
The test piece has an irregularly shaped part selected from a cut or notch on the edge of the test piece, or a slit or hole inside the test piece, and the plurality of images are taken with the part including the irregularly shaped part as the measurement target part. Acquired,
The subset is a rectangular area centered on the analysis point, and when setting the analysis area, there is a gap between the outline of the test piece and the outline that is more than half the subset size and less than the subset size. A method for analyzing deformation of a rubber material , in which the analysis points are set at intervals .
前記輪郭は前記基準画像を二値化することにより取得する、請求項に記載の変形解析方法。 The deformation analysis method according to claim 1 , wherein the contour is obtained by binarizing the reference image. 前記計算により得られた各解析点の変位から前記解析領域における歪みを算出することを更に含む、請求項1又は2に記載の変形解析方法。 3. The deformation analysis method according to claim 1 , further comprising calculating a strain in the analysis area from the displacement of each analysis point obtained by the calculation. 前記撮影は放射線を用いて透過像を得るものであり、前記ランダムパターンが金属元素含有粒子によるものである、請求項1~のいずれか1項に記載の変形解析方法。 The deformation analysis method according to any one of claims 1 to 3 , wherein the imaging is to obtain a transmission image using radiation, and the random pattern is made of particles containing metal elements.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHEN, Liang-Chia,Novel Boundary Edge Detection for Accurate 3D Surface Profilometry Using Digital Image Correlation,Applied Sciences,2018年12月07日,Vol. 8, Iss. 12,2541,(Open Access)https://doi:10.3390/app8122541
DUPRE,J. C.,Displacement Discontinuity or Complex Shape of Sample: Assessment of Accuracy and Adaptation of Local DIC Approach,Strain,2015年10月01日,Volume 51, Issue 5,Pages 391-404
PAN, Bing,Genuine full-field deformation measurement of an object with complex shape using reliability-guided digital image correlation,OPTICS EXPRESS,2010年01月18日,Vol. 18, No. 2,Pages 1011-1023

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