WO2019130689A1 - 破壊可視化用センサおよびそれを用いた破壊可視化システム - Google Patents

破壊可視化用センサおよびそれを用いた破壊可視化システム Download PDF

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light emitting
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侑輝 藤尾
寺崎　正
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国立研究開発法人産業技術総合研究所
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Definitions

  • the present invention relates to a fracture visualization sensor capable of visualizing fracture behavior of a composite material and a fracture visualization system using the same.
  • the composite material is composed of two or more materials (laminated materials), a laminated structure, a fabric, etc.
  • the fracture behavior is complicated, and it is difficult to accurately evaluate the fracture behavior by the above-described measurement method. There was a problem.
  • the inventor of the present invention as a result of continuing earnest research on the above-mentioned problems, has found the following breakthrough sensors for fracture visualization and a fracture visualization system.
  • a first light emitting film containing a stress light emitting material is provided on one surface of a composite material, and the maximum stress of the first light emitting film is 19N / mm 2 to 43N.
  • the present invention provides a destructive visualization sensor characterized by being in the range of 2 mm 2 .
  • composite material refers to a composite of fiber and resin
  • the fiber include glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, polyethylene fiber, zylon fiber, boron fiber, cellulose nanofiber and the like.
  • the resin include epoxy resin, polyester resin, vinyl ester resin, phenol resin, thermoplastic resin and the like.
  • Maximum stress ⁇ max refers to a U-shaped notch (length 2 mm, width 0) perpendicular to the tensile direction at the central end of the light emitting film formed on an aluminum foil with a thickness of 11 ⁇ m. 1 mm), then pull the light emitting film (including aluminum foil) using a tensile tester etc., and when the light emitting film is broken, the maximum load F max measured by the tensile tester etc. It is a value calculated using a formula. S is a cross-sectional area of the light emitting film.
  • the first light emitting film of the present invention has properties (sensitivity, light emission intensity, conformity to the composite material (composite compound) depending on various conditions such as concentration of stress light emitting material to be described later, type of resin used for preparation and concentration thereof.
  • concentration of stress light emitting material to be described later concentration of stress light emitting material to be described later
  • type of resin used for preparation and concentration thereof concentration of stress light emitting material to be described later
  • the nature of deformation of the light emitting film, etc. largely changes with the deformation of the material. Therefore, the first light emitting film of the present invention can not be specified by the concentration of the stress light emitting material, the type of the resin, or the like. Therefore, the inventor of the present invention repeated trial and error on the characteristics necessary for specifying the first light emitting film in the present invention, and found that the characteristic which can be specified appropriately is the maximum stress ⁇ max . The same applies to the second light emitting film described later.
  • the first light emitting film can not follow the deformation of the composite material, and the first light emitting film is formed before the composite material is broken. It is destroyed and the fracture behavior of the composite material can not be visualized.
  • the maximum stress per unit cross-sectional area is greater than 43 N / mm 2 , the first light-emitting film may affect the mechanical properties of the composite material and accurately visualize the fracture behavior. Can not. The same applies to the second light emitting film described later.
  • the fracture behavior of the composite material (distribution of the degree of deformation of the composite material until it is destroyed) Changes over time) can be visualized. That is, depending on the deformation speed of each area of one surface of the composite material, the portion of the first light emitting film formed on the area emits light strongly (for example, corresponds to the largest deformation of the composite material) Since the portion of the first light emitting film emits light most strongly), it is possible to accurately visualize the fracture behavior of the composite material (change over time in the distribution of the degree of deformation of the composite material to failure). And, by analyzing the visualized fracture behavior, it is possible to accelerate the development of a composite material with further improved mechanical properties such as strength and the like.
  • a second aspect of the present invention is the fracture visualization according to the first aspect, wherein the maximum stress per unit cross sectional area of the first light emitting film is in the range of 20 N / mm 2 to 40 N / mm 2 .
  • the maximum stress per unit cross sectional area of the first light emitting film is in the range of 20 N / mm 2 to 40 N / mm 2 .
  • the first light emitting film can sufficiently follow the deformation behavior of the composite material without affecting the fracture behavior of the composite material, so that the fracture behavior of the composite material can be more accurately visualized. it can.
  • a second light emitting film containing a stress luminescent material is further provided on the other surface of the composite material, and the maximum stress per unit cross sectional area of the second light emitting film is 19 N / mm 2 to
  • the failure visualization sensor according to the first or second aspect is characterized by being in the range of 43 N / mm 2 .
  • the second light emitting film emits light as the composite material deforms until the composite material is destroyed, the fracture behavior of the composite material can be more accurately visualized.
  • a fourth aspect of the present invention is the fracture visualization according to the third aspect, wherein the maximum stress per unit cross sectional area of the second light emitting film is in the range of 20 N / mm 2 to 40 N / mm 2 .
  • the maximum stress per unit cross sectional area of the second light emitting film is in the range of 20 N / mm 2 to 40 N / mm 2 .
  • the second light emitting film can sufficiently follow the deformation of the composite material without affecting the fracture behavior of the composite material, the failure behavior of the composite material can be more accurately visualized. it can.
  • a fifth aspect of the present invention is the fracture visualization sensor according to any of the first to fourth aspects, wherein the composite material is a carbon fiber composite material or a glass fiber composite material.
  • examples of the "carbon fiber composite material” include carbon fiber reinforced plastic (CFRP) and the like
  • examples of the “glass fiber composite material” include glass fiber reinforced plastic (GFRP) and the like.
  • a composite material comprising the fracture visualization sensor according to any one of the first to fifth aspects, and a load applying means for applying a load to the composite material. It is in the fracture visualization system that visualizes the fracture behavior.
  • the fracture behavior of the composite material can be easily visualized.
  • a seventh aspect of the present invention is the sixth aspect characterized by further comprising a first recording unit disposed on one surface side of the composite material and recording the light emission state of the first light emitting film. It is in the destruction visualization system described.
  • the destruction behavior of the composite material can be grasped more clearly.
  • each of the obtained light emitting films is subjected to image processing (e.g., enlargement). It is also possible to visualize simultaneously the fracture behavior (distribution of the degree of deformation) of the material of one layer.
  • the material (material of the first hierarchy) itself constituting the composite material is further constituted of a plurality of materials (material of the second hierarchy)
  • similar image processing e.g., enlargement
  • the fracture behavior of the material of the second hierarchy can also be visualized simultaneously. Even when the composite material is composed of materials in more layers, it is possible to simultaneously visualize the destruction phenomenon of the materials in each layer.
  • An eighth aspect of the present invention is the seventh aspect characterized by further comprising a second recording unit disposed on the other surface side of the composite material and recording the light emission state of the second light emitting film. It is in the destruction visualization system described.
  • the destruction behavior of the composite material can be grasped more clearly.
  • the light emitting state of the second light emitting film recorded by the second recording means is subjected to image processing (enlargement etc.) to obtain the seventh aspect of the seventh aspect. Similar to the light-emitting film of 1, it is possible to simultaneously visualize the destruction phenomenon of the material of each layer.
  • FIG. 1 is a schematic side view of a fracture visualization system according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the destructive visualization system according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a photograph showing the light emission state of each light-emitting film judged that the destruction behavior was able to be visualized in Example 1.
  • FIG. 4 is a photograph showing the light emission state of the light emitting film which was judged in Example 1 that the destruction behavior can not be visualized.
  • FIG. 5 is a photograph of the light emission state of the light emitting film after a predetermined time has passed when the composite material is pulled in the vertical direction in Example 2.
  • FIG. 6 is a photograph of the light emission state of the light emitting film after a predetermined time has passed when the composite material is pulled in the vertical direction in Example 3.
  • FIG. 7 is a schematic side view of a fracture visualization system according to a second embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic side view of a fracture visualization system according to the present embodiment.
  • the fracture visualization system 1 according to the present embodiment includes one of a composite material 10 and a rectangular plate-shaped composite material 10 provided with a first light emitting film 20 containing a stress luminescent material on one surface.
  • Load application means capable of respectively sandwiching the first recording means 30 installed in the direction opposite to the surface of the upper and lower portions of the composite material 10 and pulling the composite material 10 in the vertical direction (applying a load) And (not shown).
  • the first light emitting film 20 is a destructive visualization sensor.
  • the composite material 10 is not particularly limited as long as it is composed of two or more types of materials (materials), and the shape and the size are also not particularly limited.
  • Composite materials include, for example, carbon fiber reinforced plastic (CFRP), glass fiber reinforced plastic (GFRP), plywood, those composed of plywood and reinforced concrete, concrete, reinforced concrete, ceramic matrix composites, piecrete (Pykrete) and the like.
  • the first light-emitting layer 20 includes a stress luminescent material that emits light with the deformation of the composite material 10, in particular as long as the maximum stress per unit cross-sectional area is in the range of 19N / mm 2 ⁇ 43N / mm 2 Without limitation, those in the range of 20 N / mm 2 to 40 N / mm 2 are preferable.
  • the first light emitting film 20 for example, in order to uniformly disperse an epoxy resin or a urethane resin, a curing agent and a solvent for controlling the crosslinking / curing reaction of these resins, a stress light emitting material and a stress light emitting material
  • the mixture may be uniformly mixed with the dispersant / auxiliary agent, and the mixture may be applied to one surface of the composite material 10 and cured.
  • the stress light emitting material is not particularly limited as long as it emits light (including visible light, ultraviolet light, and near infrared light) due to deformation (strain) caused by mechanical external force.
  • a stress light-emitting material for example, a matrix material is a stafdo tridymite structure, a three-dimensional network structure, a feldspar structure, a crystal structure with lattice defect control, an oxide having a wurtz structure, a spinel structure, a corundum structure or a ⁇ alumina structure, sulfide , Phosphate, silicate, carbide or nitride, and as a luminescent center, for example, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Examples thereof include rare earth ions of Tm, Yb and Lu, and transition metal ions of Ti, Zr, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu,
  • xSrO ⁇ yAl 2 O 3 ⁇ zMO as a stress luminescent material
  • those with xSrO ⁇ yAl 2 O 3 ⁇ zSiO 2 preferably (M is not particularly limited as long as it is a divalent metal, but Mg, Ca, Ba are preferable. Further, x, y, z are integers of 1 or more.), SrMgAl 10 O 17 : Eu, (Sr x More preferable is Ba 1 -x ) Al 2 O 4 : Eu (0 ⁇ x ⁇ 1) or BaAl 2 SiO 8 : Eu.
  • the stress light emitting material has an ⁇ -SrAl 2 O 4 structure and the light emission center be Eu.
  • the stress light emitting material in order to enhance the light emission sensitivity to strain, a material to which a substance causing a lattice defect is added when producing the stress light emitting material is preferable, and a material to which Ho is added is particularly preferable. By adding a substance that causes such lattice defects, the light emission sensitivity to large strain energy can be improved.
  • an average particle diameter (it measured by the laser diffraction method) of a stress light emitting material it is preferable that it is 20 micrometers or less, and it is more preferable that it is 10 micrometers or less.
  • the concentration (weight ratio) of the stress light emitting material contained in the first light emitting film 20 is not particularly limited, but if it is in the range of 20 wt% to 80 wt%, light may be emitted with sufficient light emission intensity (brightness) It is preferable because it can be produced, and a range of 40 wt% to 80 wt% is more preferable because light can be emitted with higher emission intensity.
  • the thickness of the first light emitting film 20 is also not particularly limited, but a range of 1 ⁇ m to 1 mm in thickness is preferable from the viewpoint of emission intensity and ease of handling, and a range of 10 ⁇ m to 500 ⁇ m in thickness is emission intensity and handling More preferred in terms of ease.
  • the first light emitting film 20 may be irradiated with ultraviolet light.
  • the emission intensity (brightness) of the first light emitting film 20 can be improved.
  • the destruction behavior may be visualized while irradiating with ultraviolet light.
  • the emission intensity of the first light emitting film 20 can be kept high by continuously irradiating the ultraviolet light.
  • the first recording unit 30 is not particularly limited as long as the light emitting state of the first light emitting film 20 can be recorded.
  • Examples of the first recording means 30 include commercially available digital cameras, digital video cameras, high sensitivity video cameras, and the like.
  • the load application means is not particularly limited as long as the composite material 10 can be pulled in the vertical direction and the load (stress) can be measured.
  • a load addition means a tensile tester etc. are mentioned, for example.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the destruction visualization system 1 according to the present embodiment.
  • the first light emitting film 20 is formed on one surface of the composite material 10, and then a U-shaped notch is formed at the left end of the central portion of the composite material 10 in the vertical direction (S1). Then, the composite material 10 is attached to the load application means (S2). Next, the first recording means 30 is operated (S3).
  • the composite material 10 is pulled up and down using a load application means (S4). Then, the first light emitting film 20 emits light according to the condition of one surface of the composite material 10. That is, when the composite material 10 is pulled in the vertical direction, the first light emitting film 20 is also stretched in the vertical direction together with the composite material 10. As a result, the first light emitting film 20 emits light strongly according to the amount of deformation and the deformation speed to be stretched.
  • the light emission state is recorded as image data or the like using the first recording means 30.
  • the first recording unit 30 may record the light emission state of the first light emitting film 20 continuously or may record the light emission state every predetermined time as in the case of the close shot.
  • the first light emitting film 20 emits light as the composite material 10 deforms until the composite material 10 is destroyed, so the fracture behavior of the composite material 10 (Change over time in the distribution of the degree of deformation of the composite material 10 until it is destroyed) can be visualized and recorded. That is, according to the deformation speed of each area of one surface of composite material 10, the portion of first light emitting film 20 formed on the area emits strong light (corresponding to the most deformable portion of composite material 10) Since the portion of the first light emitting film 20 emits light most strongly), the fracture behavior of the composite material 10 can be accurately visualized and they can be recorded by the first recording means 30.
  • the composite material 10 is composed of a plurality of materials (materials of the first layer), in the present invention, the light emission state of the obtained first light emitting film 20 is subjected to image processing (enlargement etc.) It is also possible to simultaneously visualize the fracture behavior (distribution of the degree of deformation) of the material of the first hierarchy.
  • the same image processing e.g., enlargement
  • the fracture behavior of the material of the second hierarchy can also be visualized. Even if the composite material is composed of materials in more layers, it is possible to simultaneously visualize the destruction phenomenon of the materials in each layer.
  • light emitting films A to F shown in Table 1 were formed on an aluminum foil having a thickness of 11 ⁇ m.
  • a stress light emitting material SrAl 2 O 4 : Eu 2+ (manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd.) was used, and as a resin, an epoxy resin (manufactured by Dainippon Paint Co., Ltd.) was used.
  • the light emitting film was formed on an aluminum foil by a screen printer using a paste made of a stress light emitting material and a resin.
  • a U-shaped notch (length) is formed at the left end of the vertically central portion of each of the prepared membranes (length 30 mm, width 10 mm) 2 mm, width 0.1 mm) were formed. Then, it was attached to a tensile tester and the maximum load at break was measured. Thereafter, the cross-sectional area of each light emitting film was measured, and the maximum stress was calculated using the above-described Equation 1.
  • the stress value (tensile load applied to the light emitting film) corresponds to the cross sectional area of the light emitting film.
  • a graph was created by plotting the value divided by. Then, using the region from the origin 0 of the obtained curve to a straight line from a specific strain value, the apparent elastic modulus (Young's modulus) from the slope of the straight line (amount of change in stress / amount of change in strain) ) was calculated. The results are shown in Table 1.
  • good product judgment indicates that the light emission state of the light emitting film can be determined that the destruction behavior can be visualized as shown in FIG. 3, and “good product judgment” is "x "" Indicates that the light emission state of the light emitting film can not be determined that the destruction behavior can be visualized as shown in FIG.
  • a carbon fiber reinforced plastic (trade name TEPEX (registered trademark) Optilite 201-C 200 (4) / 45%: length 105 mm, width 15 mm, thickness 1 mm) manufactured by Bond-laminates is used as a composite material, and the surface thereof is used.
  • the maximum stress ⁇ max is 32 N / mm 2 ) at 37 ⁇ m.
  • a U-shaped cut of about 5 mm in length and about 0.5 mm in width was formed at the left end of the central part in the vertical direction of the composite material.
  • this composite material is attached to a tensile tester, and a picture of the light emission state of the first light-emitting film after a predetermined time has elapsed when pulled in the vertical direction at 1 mm per second is shown in FIG.
  • the display described at the upper left of each photograph in FIG. 5 is that the light emission state of the light emitting film several tens of microseconds to several thousand microseconds before when the destruction time of the composite material is 0 seconds (reference) Indicates
  • a glass fiber composite material As a glass fiber composite material, a glass fiber reinforced plastic (trade name TEPEX (registered trademark) Optilite 101-RG600 (2) / 45%: length 105 mm, width 15 mm, thickness 1 mm) manufactured by Bond-laminates is used. A mixture of SrAl 2 O 4 : Eu 2+ (made by Sakai Chemical Industry Co., Ltd.) and an epoxy resin (made by Dainippon Paint Co., Ltd.) as the first light emitting film coated and cured all over the surface (The thickness is 38 ⁇ m and the maximum stress ⁇ max is 31 N / mm 2 ). A U-shaped cut of about 5 mm in length and about 0.5 mm in width was also formed at the left end of the central part in the vertical direction of the composite material.
  • TEPEX registered trademark
  • this composite material is attached to a tensile tester, and a picture of the light emission state of the first light-emitting film after a predetermined time has elapsed when pulled in the vertical direction at 1 mm per second is shown in FIG.
  • the display shown at the upper left of each photograph in FIG. It shows that the light emitting state of the light emitting film is several milliseconds to several hundreds of milliseconds ago.
  • the load application means capable of pulling the composite material in the vertical direction is used to visualize the fracture behavior of the composite material when the composite material is pulled in the vertical direction, but the present invention is not limited to this.
  • the present invention can also be used in visualizing the fracture behavior of the composite material 10 when the composite material 10 is bent in the A direction.
  • the load applying means of the first embodiment it is necessary to configure the fracture visualization system 1A using a load applying means (not shown) capable of bending the composite material 10 in the A direction. Needless to say.
  • a load application means in the present embodiment for example, a bending tester capable of bending the composite material 10 in the A direction can be mentioned.
  • the other configuration is the same as that of the destructive visualization system according to the first embodiment.
  • the first light emitting film is provided on one surface of the composite material, but the present invention is not limited to this.
  • a second light emitting film may be further provided on the other surface of the composite material, and the second recording unit may be further disposed in the direction opposite to the other surface of the composite material.
  • the emission state of the second light emitting film can also be measured and recorded by configuring the destructive visualization system in this manner. That is, since the light emission states of both surfaces of the composite material can be measured and recorded, the fracture behavior of the composite material can be more accurately visualized.
  • the second light emitting film contains a stress light emitting material which emits light as the composite material is deformed, and the maximum stress per unit cross sectional area is 19 N / mm 2 to 43 N / as long as it is in the range of mm 2 it is not particularly limited, but is preferably in the range of 20N / mm 2 ⁇ 40N / mm 2.
  • the first light emitting film is directly formed on one surface of the composite material, but the present invention is not limited to this.
  • the first light emitting film may be formed on one surface of the composite material by attaching the light emitting film which has already been formed to one surface of the composite material.
  • a rectangular plate is used as the composite material, but the present invention is not limited to this.
  • the shape of the composite material is not limited as long as the first light emitting film and the second light emitting film can be provided on the surface thereof, and may be, for example, a complex material having a complicated three-dimensional shape. According to the present invention, the fracture behavior of such complex shaped composite materials can also be visualized.
  • the load application means one that pulls or bends the composite material in the vertical direction is used, but the load application means applies load to the composite material and breaks it, and load (stress) It is not particularly limited as long as it can measure the

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Abstract

【課題】複合材料の複合材料の破壊挙動を可視化できる破壊可視化用センサおよびそれを用いた複合材料破壊可視化システムを提供することを目的とする。 【解決手段】複合材料１０の一方の表面に応力発光材料を含む第１の発光膜２０が設けられ、第１の発光膜２０の単位断面積当たりの最大応力が１９Ｎ／ｍｍ２～４３Ｎ／ｍｍ２の範囲にある。

Description

破壊可視化用センサおよびそれを用いた破壊可視化システム
本発明は、複合材料の破壊挙動を可視化できる破壊可視化用センサおよびそれを用いた破壊可視化システムに関する。
航空機や自動車等の様々な産業において、複合材料の破壊挙動を理解することは数値解析手法の高度化および構造体の高度設計に繋がることから、複合材料の破壊挙動に関して近年種々の計測方法を用いた研究開発が行われている。
例えば、ひずみゲージやデジタル画像解析を用いた複合材料の破壊挙動解析が行われている。また、脆性を有する非破壊部を有する破壊部の破壊を基に、検出対象物の変形を検出する破壊センサが提案されている（特許文献１、非特許文献１参照）。
国際公開番号ＷＯ２０１２／１６１１９７
平野義鎭、可視化情報、Ｖｏｌ．３５、Ｎｏ．１３８、２６、（２０１５）
しかしながら、ひずみゲージによる計測方法では、ひずみゲージが取り付けられた場所のみの計測された数値で破壊挙動を評価しているので、複合材料の不均一性等に起因した強度や物性のばらつきを正確に評価することができないという問題点や、ひずみゲージのフィルムと破断箇所が同一の場合には、ひずみゲージ自体が破壊挙動に影響を及ぼしてしまうという問題点があった。
また、デジタル画像解析による計測方法では、破壊直前までのひずみ分布を評価することはできるが、破壊直後は複合材料自体の変動が大きいため、破壊挙動を正確に評価することができないという問題点や、対象物表面に複数点のランダムパターンの変位量を計測する計測原理上、実際の３次元構造物等に奥行がある場合には、カメラの焦点が一つの面に対してのみに合うため、奥行きのある構造物全体を正確に計測できないという問題点があった。
さらに、上述した特許文献１に開示されている破壊センサでも、破壊直前までのひずみ分布を評価することはできるが、破壊挙動を正確に評価することができないという問題点があった。
特に、複合材料は、２種類以上の素材（材料）、積層構造体、織物等で構成されているため、破壊挙動が複雑となり、上述した計測方法では破壊挙動を正確に評価することが難しいという問題点があった。
本発明の発明者は、上述した問題点に関して鋭意研究を続けた結果、以下のような画期的な破壊可視化用センサおよび破壊可視化システムを見出した。
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、複合材料の一方の表面に応力発光材料を含む第１の発光膜が設けられ、第１の発光膜の最大応力が１９Ｎ／ｍｍ２～４３Ｎ／ｍｍ２の範囲にあることを特徴とする破壊可視化用センサにある。
ここで、「複合材料」とは、繊維と樹脂との複合体をいい、繊維としては、例えば、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ザイロン繊維、ボロン繊維、セルロースナノファイバー等が挙げられ、樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、熱可塑性樹脂等が挙げられる。
また、「最大応力σｍａｘ」とは、厚さ１１μｍのアルミニウム箔上に形成した発光膜の中央端部に、引張方向に対して垂直方向にＵ字状の切欠き（長さ２ｍｍ、幅０．１ｍｍ）を形成した後、引張試験機等を用いてその発光膜（アルミニウム箔を含む。）を引っ張り、その発光膜が破断した時に引張試験機等により計測された最大荷重Ｆｍａｘから、次式を用いて算出した値である。なお、Ｓは、その発光膜の断面積である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
本発明の第１の発光膜は、後述する応力発光材料の濃度や作製に用いられる樹脂の種類やその濃度等の様々な条件によって、性質（感度、発光強度、複合材料への追随性（複合材料の変形に伴って発光膜が変形する性質）等）が大きく変わる。そのため、応力発光材料の濃度や樹脂の種類等では本発明の第１の発光膜を特定することはできない。そこで、本発明の発明者は、本発明における第１の発光膜を特定するために必要な特性について試行錯誤を繰り返し、適切に特定できる特性が最大応力σｍａｘであることを見出した。これについては、後述する第２の発光膜についても同様である。
なお、単位断面積当たりの最大応力が１９Ｎ／ｍｍ２よりも小さい場合には、第１の発光膜が複合材料の変形に追随できず、複合材料が破壊される前に第１の発光膜が破壊されてしまい、複合材料の破壊挙動を可視化することができない。一方、単位断面積当たりの最大応力が４３Ｎ／ｍｍ２よりも大きい場合には、第１の発光膜が複合材料の機械的性質に影響を与えてしまうと共に、破壊挙動を正確に可視化することができない。これについては、後述する第２の発光膜についても同様である。
かかる第１の態様では、複合材料が破壊されるまで、複合材料の変形に伴って第１の発光膜が発光するので、複合材料の破壊挙動（破壊されるまでの複合材料の変形度合いの分布の経時的な変化）を可視化することができる。すなわち、複合材料の一方の表面の各領域の変形速度に応じて、その領域上に形成された第１の発光膜の部分が強く発光する（例えば複合材料の最も変形度合いの大きい部分に対応する第１の発光膜の部分が最も強く発光する）ので、複合材料の破壊挙動（破壊されるまでの複合材料の変形度合いの分布の経時的な変化）を正確に可視化することができる。そして、可視化された破壊挙動を分析することにより、強度等のような機械的性質をさらに向上させた複合材料の開発を加速させることができる。
また、本態様によれば、複合材料の他方の表面や内部から破壊が進展する場合であっても、他方の表面や内部の破壊挙動が複合材料の一方の表面に影響を与えるので、このような破壊挙動をも可視化することができる。
本発明の第２の態様は、第１の発光膜の単位断面積当たりの最大応力が２０Ｎ／ｍｍ２～４０Ｎ／ｍｍ２の範囲にあることを特徴とする第１の態様に記載の破壊可視化用センサにある。
かかる第２の態様では、第１の発光膜は、複合材料の破壊挙動に影響を与えずに、かつ複合材料の変形に十分追随できるので、複合材料の破壊挙動をより正確に可視化することができる。
本発明の第３の態様は、複合材料の他方の表面に応力発光材料を含む第２の発光膜がさらに設けられ、第２の発光膜の単位断面積当たりの最大応力が１９Ｎ／ｍｍ２～４３Ｎ／ｍｍ２の範囲にあることを特徴とする第１または第２の態様に記載の破壊可視化用センサにある。
かかる第３の態様では、複合材料が破壊されるまで、複合材料の変形に伴って第２の発光膜が発光するので、複合材料の破壊挙動をより正確に可視化することができる。
本発明の第４の態様は、第２の発光膜の単位断面積当たりの最大応力が２０Ｎ／ｍｍ２～４０Ｎ／ｍｍ２の範囲にあることを特徴とする第３の態様に記載の破壊可視化用センサにある。
かかる第４の態様では、第２の発光膜は、複合材料の破壊挙動に影響を与えずに、かつ複合材料の変形に十分追随できるので、複合材料の破壊挙動をより正確に可視化することができる。
本発明の第５の態様は、複合材料が、炭素繊維複合材料またはガラス繊維複合材料であることを特徴とする第１～第４の態様の何れかに記載の破壊可視化用センサにある。
ここで、「炭素繊維複合材料」としては、例えば炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）等が挙げられ、「ガラス繊維複合材料」としては、例えばガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）等が挙げられる。
かかる第５の態様では、従来の技術では不可能であった、炭素繊維複合材料やガラス繊維複合材料の破壊挙動を可視化することができる。
本発明の第６の態様は、第１～第５の態様の何れかに記載の破壊可視化センサと、複合材料に荷重を付与する荷重付加手段と、を具備することを特徴とする複合材料の破壊挙動を可視化する破壊可視化システムにある。
かかる第６の態様では、複合材料の破壊挙動を容易に可視化することができる。
本発明の第７の態様は、複合材料の一方の表面側に配置され、第１の発光膜の発光状態を記録する第１の記録手段をさらに具備することを特徴とする第６の態様に記載の破壊可視化システムにある。
かかる第７の態様では、第１の発光膜の発光状態を記録することができるので、複合材料の破壊挙動をより明確に把握することができる。
また、複合材料は、複数の素材（第１階層の素材）で構成されているが、本態様によれば、得られた発光膜の発光状態を画像処理（拡大等）することによって、各第１階層の素材の破壊挙動（変形度合いの分布）を同時に可視化することもできる。
さらに、複合材料を構成する素材（第１階層の素材）自体がさらに複数の素材（第２階層の素材）で構成されている場合には、同様の画像処理（拡大等）を行うことによって、第２階層の素材の破壊挙動をも同時に可視化することができる。複合材料がさらに多くの階層の素材で構成されていた場合であっても、同様にして、各階層の素材の破壊現象を同時に可視化することができる。
本発明の第８の態様は、複合材料の他方の表面側に配置され、第２の発光膜の発光状態を記録する第２の記録手段をさらに具備することを特徴とする第７の態様に記載の破壊可視化システムにある。
かかる第８の態様では、第２の発光膜の発光状態を記録することができるので、複合材料の破壊挙動をさらに明確に把握することができる。また、第７の態様の第１の発光膜と同様に、第２の記録手段で記録された第２の発光膜の発光状態を画像処理（拡大等）することにより、第７の態様の第１の発光膜と同様に、各階層の素材の破壊現象を同時に可視化することができる。
図１は実施形態１に係る破壊可視化システムの概略側面図である。 図２は実施形態１に係る破壊可視化システムの動作を示すフローチャートである。 図３は実施例１において破壊挙動が可視化できたと判断した各発光膜の発光状態を示す写真である。 図４は実施例１において破壊挙動が可視化できないと判断した発光膜の発光状態を示す写真である。 図５は実施例２において複合材料を上下方向に引っ張った時の所定の時間経過後の発光膜の発光状態の写真である。 図６は実施例３において複合材料を上下方向に引っ張った時の所定の時間経過後の発光膜の発光状態の写真である。 図７は実施形態２に係る破壊可視化システムの概略側面図である。
以下に添付図面を参照して、本発明に係る破壊可視化用センサおよびそれを用いた破壊可視化システムの実施形態を説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
（実施形態１）
図１は、本実施形態に係る破壊可視化システムの概略側面図である。この図に示すように、本実施形態に係る破壊可視化システム１は、応力発光材料を含む第１の発光膜２０が一方面に設けられた矩形板状の複合材料１０と、複合材料１０の一方の表面に対向する方向に設置された第１の記録手段３０と、複合材料１０の上部と下部とをそれぞれ挟持し、複合材料１０を上下方向に引っ張る（荷重をかける）ことができる荷重付加手段（図示しない）とで構成されている。なお、本実施形態では、第１の発光膜２０が破壊可視化用センサとなる。
複合材料１０は、２種類以上の素材（材料）で構成されているものであれば特に限定されず、形状や大きさも特に限定されない。複合材料としては、例えば炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）、合板、合板と鉄筋コンクリートとで構成されたもの、コンクリート、鉄筋コンクリート、セラミックス基複合材料（Ｃｅｒａｍｉｃ　Ｍａｔｒｉｘ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ）、パイクリート（ｐｙｋｒｅｔｅ）等が挙げられる。
第１の発光膜２０は、複合材料１０の変形に伴って発光する応力発光材料を含み、単位断面積当たりの最大応力が１９Ｎ／ｍｍ２～４３Ｎ／ｍｍ２の範囲にあるものであれば特に限定されず、２０Ｎ／ｍｍ２～４０Ｎ／ｍｍ２の範囲にあるものが好ましい。第１の発光膜２０としては、例えば、エポキシ樹脂やウレタン樹脂と、これらの樹脂の架橋・硬化反応を制御するための硬化剤および溶剤と、応力発光材料および応力発光材料を均一に分散させるための分散剤・補助剤とを均一に混合し、この混合液を複合材料１０の一方の表面に塗布・硬化させて作製したものでもよい。
応力発光材料としては、機械的な外力により生じる変形（ひずみ）によって発光（可視光、紫外光、近赤外光を含む。）するものであれば特に限定されない。応力発光材料としては、例えば母体材料が、スタフドトリジマイト構造、三次元ネットワーク構造、長石構造、格子欠陥制御をした結晶構造、ウルツ構造、スピネル構造、コランダム構造またはβアルミナ構造を有する酸化物、硫化物、リン酸塩、ケイ酸塩、炭化物または窒化物からなり、発光中心として、例えばＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕの希土類イオン、およびＴｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗの遷移金属イオンからなるものが挙げられる。
これらのうち、母体材料として、例えばストロンチウムおよびアルミニウム含有複合酸化物を用いる場合は、応力発光材料としてｘＳｒＯ・ｙＡｌ２Ｏ３・ｚＭＯや、ｘＳｒＯ・ｙＡｌ２Ｏ３・ｚＳｉＯ２を用いたものが好ましく（Ｍは二価金属であれば特に限定されないが、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａが好ましい。また、ｘ、ｙ、ｚは、１以上の整数を示す。）、ＳｒＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ、（ＳｒｘＢａ１－ｘ）Ａｌ２Ｏ４：Ｅｕ（０＜ｘ＜１）、ＢａＡｌ２ＳｉＯ８：Ｅｕがより好ましい。そして、本実施形態では、応力発光材料としてα－ＳｒＡｌ２Ｏ４構造を有し、発光中心をＥｕとしたものが最も好ましい。
また、応力発光材料としては、ひずみに対する発光感度を高めるために、応力発光材料を製造する際に格子欠陥を生じさせる物質を添加したものが好ましく、特にＨｏを添加したものが好ましい。このような格子欠陥を生じさせる物質を添加することにより、大きいひずみエネルギーに対する発光感度を向上させることができる。なお、応力発光材料の平均粒径（レーザー回析法により測定）としては、２０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下であることがより好ましい。
なお、第１の発光膜２０に含まれる応力発光材料の濃度（重量比率）は、特に限定されないが、２０ｗｔ％～８０ｗｔ％の範囲であれば、十分な発光強度（輝度）で発光させることができるので好ましく、４０ｗｔ％～８０ｗｔ％の範囲であれば、より高い発光強度で発光させることができるのでより好ましい。また、第１の発光膜２０の厚さも、特に限定されないが、厚さが１μｍ～１ｍｍの範囲が発光強度および取り扱い易さの点から好ましく、厚さが１０μｍ～５００μｍの範囲が発光強度および取り扱い易さの点からより好ましい。
さらに、複合材料１０の破壊挙動を可視化する前に、第１の発光膜２０に紫外線を照射してもよい。紫外線を照射することにより、第１の発光膜２０の発光強度（輝度）を向上させることができる。また、紫外線を照射しながら破壊挙動を可視化してもよい。紫外線を照射し続けることにより、第１の発光膜２０の発光強度を高く保持することができる。
第１の記録手段３０は、第１の発光膜２０の発光状態を記録することができるものであれば特に限定されない。第１の記録手段３０としては、例えば市販のデジタルカメラやデジタルビデオカメラ、高感度ビデオカメラ等が挙げられる。
荷重付加手段は、複合材料１０を上下方向に引っ張ることができ、かつ荷重（応力）を計測できるものであれば特に限定されない。荷重付加手段としては、例えば引張試験機等が挙げられる。
次に、図２を参照しながら、本実施形態に係る破壊可視化システム１の動作について説明する。図２は、本実施形態に係る破壊可視化システム１の動作を示すフローチャートである。
まず、複合材料１０の一方の表面に第１の発光膜２０を形成した後、複合材料１０の上下方向中央部の左側端部にＵ字状の切欠きを形成する（Ｓ１）。そして、その複合材料１０を荷重付加手段に取り付ける（Ｓ２）。次に、第１の記録手段３０を稼働させる（Ｓ３）。
そして、荷重付加手段を用いて、複合材料１０を上下方向に引っ張る（Ｓ４）。すると、複合材料１０の一方の表面の状況に応じて第１の発光膜２０が発光する。すなわち、複合材料１０が上下方向に引っ張られると、複合材料１０と共に第１の発光膜２０も上下方向に引き伸ばされる。その結果、第１の発光膜２０は、引き伸ばされる変形量と変形速度に応じて強く発光する。その発光状態を画像データ等として第１の記録手段３０を用いて記録する。この時、第１の記録手段３０は、第１の発光膜２０の発光状態を連続的に記録してもよいし、こま撮りのように一定時間経過ごとに記録するようにしてもよい。
そして、このような操作を複合材料１０が破壊されるまで繰り返し（Ｓ５）、複合材料１０が破壊された時点で計測を終了する（Ｓ６）。なお、Ｓ４～Ｓ６の操作は、連続して行ってもよいし、逐次的に行ってもよい。
以上説明したように、破壊可視化システム１を構成することにより、複合材料１０が破壊されるまで、複合材料１０の変形に伴って第１の発光膜２０が発光するので、複合材料１０の破壊挙動（破壊されるまでの複合材料１０の変形度合いの分布の経時的な変化）を可視化して記録することができる。すなわち、複合材料１０の一方の表面の各領域の変形速度に応じて、その領域上に形成された第１の発光膜２０の部分が強く発光する（複合材料１０の最も変形する部分に対応する第１の発光膜２０の部分が最も強く発光する）ので、複合材料１０の破壊挙動を正確に可視化することができ、かつそれらを第１の記録手段３０で記録することができる。
また、複合材料１０は、複数の素材（第１階層の素材）で構成されているが、本発明では得られた第１の発光膜２０の発光状態を画像処理（拡大等）することによって、第１階層の素材の破壊挙動（変形度合いの分布）を同時に可視化することもできる。
さらには、複合材料を構成する素材（第１階層の素材）自体がさらに複数の素材（第２階層の素材）で構成されている場合には、同様の画像処理（拡大等）を行うことによって、第２階層の素材の破壊挙動をも同時に可視化することができる。複合材料がさらに多くの階層の素材で構成されていても、同様にして、各階層の素材の破壊現象を同時に可視化することができる。
（実施例１）
発光膜の最大応力と複合材料の破壊挙動の可視化との関係を調べるために、以下の実験を行った。
まず、厚さ１１μｍのアルミニウム箔上に、表１に示すＡ～Ｆの発光膜を形成した。応力発光材料としてはＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋（堺化学工業株式会社製）を用い、樹脂としてはエポキシ樹脂（大日本塗料株式会社製）を用いた。発光膜は応力発光材料と樹脂により作製したペーストを用いて、スクリーン印刷機によりアルミニウム箔上に成膜して形成した。続いて、破壊される部分となる破壊部の位置を固定するために、作製した各膜（長さ３０ｍｍ、幅１０ｍｍ）の上下方向中央部の左側端部にＵ字状の切欠き（長さ２ｍｍ、幅０．１ｍｍ）を形成した。そして、引張試験機に取り付け、破断時の最大荷重を測定した。その後、各発光膜の断面積を計測し、上述した数１を用いて最大応力を算出した。
また、引張試験から得られたひずみ値（引張距離を、試験機の初期固定冶具間の距離で除した値）に対して、応力値（発光膜に負荷した引張荷重を、発光膜の断面積で除した値）をプロットしたグラフを作成した。そして、得られた曲線の原点０から、ある特定のひずみ値までの直線となる領域を用いて、その直線の傾き（応力の変化量/ひずみの変化量）から見かけ上の弾性率（ヤング率）を算出した。その結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
次に、アルミニウム箔上に形成したときと同様にして、複合材料であるＢｏｎｄ－ｌａｍｉｎａｔｅｓ社製の炭素繊維強化プラスチック（商品名ＴＥＰＥＸ（登録商標）　Ｏｐｔｉｌｉｔｅ　２０１－Ｃ２００（４）／４５％：長さ１０５ｍｍ、幅１５ｍｍ、厚さ１ｍｍ）の表面上に、表１の各発光膜を形成した。その後、破壊部の位置を固定するために、各発光膜の中央部左側に、長さ５ｍｍ、幅０．５ｍｍのＵ字状の切り込みを形成した。
発光膜が形成された各複合材料を引張試験機に取り付け、毎秒１ｍｍの速度で、複合材料が破壊されるまで発光膜の発光状態をビデオカメラで撮影し、複合材料の破壊挙動が可視化できたかどうかを確認した。その結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
ここで、「良品判定」が「○」とは、図３に示すように、破壊挙動が可視化できたと判断できるような発光膜の発光状態であったことを示し、「良品判定」が「×」とは、図４に示すように、破壊挙動が可視化できたと判断できないような発光膜の発光状態であったことを示す。
表２から分かるように、発光膜Ａ（Ｆｉｌｍ－Ａ）～発光膜Ｅ（Ｆｉｌｍ－Ｅ）までは、複合材料の破壊挙動を可視化することができた。すなわち、最大応力が１９Ｎ／ｍｍ２～４３Ｎ／ｍｍ２の発光膜を用いると、複合材料の破壊挙動を可視化できることが分かった。
（実施例２）
複合材料の破壊挙動を可視化できるかを確認するために、以下の実験を行った。複合材料として、Ｂｏｎｄ－ｌａｍｉｎａｔｅｓ社製の炭素繊維強化プラスチック（商品名ＴＥＰＥＸ（登録商標）　Ｏｐｔｉｌｉｔｅ　２０１－Ｃ２００（４）／４５％：長さ１０５ｍｍ、幅１５ｍｍ、厚さ１ｍｍ）を用い、その表面上に全面に亘って、第１の発光膜としてＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋（堺化学工業株式会社製）とエポキシ樹脂（大日本塗料株式会社製）との混合物を塗布・硬化させたもの（厚さ３７μｍで最大応力σｍａｘが３２Ｎ／ｍｍ２）を設けた。なお、この複合材料の上下方向中央部の左側端部に、長さ約５ｍｍ、幅が約０．５ｍｍのＵ字状の切り込みを形成した。
そして、この複合材料を引張試験機に取り付け、毎秒１ｍｍで上下方向に引っ張った時の所定の時間経過後の第１の発光膜の発光状態の写真を図５に示す。なお、図５における各写真の左上に記載された表示は、複合材料の破壊時を０秒（基準）としたときの数十μ秒～数千μ秒前の発光膜の発光状態であることを示す。
これらの図から分かるように、引張試験機で複合材料を引っ張ると、まず切り込みの右側に位置する領域から発光し始め、切り込みが右側に広がる（破壊が進む）に連れて、最も明るく光る部分が右側に移動して行くように発光していることが分かる。このようにして、複合材料の破壊挙動を可視化できることが分かった。
また、複合材料のように繊維を破断しながら破壊される材料の場合、発光膜がない状態では破壊の起点や破壊の進み方を撮影した画像とすることが難しく、従来の測定方法では、試験を中断して該当部分を拡大して撮影した顕微鏡像から破壊部を特定する必要があった。それに対し、本発明では、試験中にリアルタイムで破壊部を特定し、破壊の進み方を撮影できることが分かった。
（実施例３）
次に、ガラス繊維複合材料に対しても実施例２と同様の実験を行った。ガラス繊維複合材料として、Ｂｏｎｄ－ｌａｍｉｎａｔｅｓ社製のガラス繊維強化プラスチック（商品名ＴＥＰＥＸ（登録商標）　Ｏｐｔｉｌｉｔｅ　１０１－ＲＧ６００（２）／４５％：長さ１０５ｍｍ、幅１５ｍｍ、厚さ１ｍｍ）を用い、その表面上に全面に亘って、第１の発光膜としてＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋（堺化学工業株式会社製）とエポキシ樹脂（大日本塗料株式会社製）との混合物を塗布・硬化させたもの（厚さ３８μｍで最大応力σｍａｘが３１Ｎ／ｍｍ２）を設けた。なお、この複合材料の上下方向中央部の左側端部にも、長さ約５ｍｍ、幅が約０．５ｍｍのＵ字状の切り込みを形成した。
そして、この複合材料を引張試験機に取り付け、毎秒１ｍｍで上下方向に引っ張った時の所定の時間経過後の第１の発光膜の発光状態の写真を図６に示す。なお、図６における各写真の左上に記載された表示は、実施例２と同様に、複合材料の破壊時を０秒（基準）としたとき０．数ｍ秒～数百ｍ秒前の発光膜の発光状態であることを示す。
これら図から分かるように、炭素繊維複合材料と同様に、引張試験機で複合材料を引っ張ると、まず切り込みの右側に位置する領域から発光し始め、切り込みが右側に広がる（破壊が進む）に連れて、最も明るく光る部分が移動して行くように発光していることが分かった。なお、図５に示す炭素繊維複合材料の発光分布と、図６に示すガラス繊維複合材料の発光分布の大きさが異なるのは、それぞれの複合材料を構成する繊維束の幅が炭素繊維では約２ｍｍ、ガラス繊維では約４ｍｍであるためである。以上のことから、複合材料を構成する繊維束の荷重分担をリアルタイムで可視化しながら、複合材料の破壊挙動を可視化できることが分かった。
（実施形態２）
実施形態１では、上下方向に複合材料を引っ張ることができる荷重付加手段を用いて、複合材料を上下方向に引っ張った際の複合素材の破壊挙動を可視化したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、図７に示すように、本発明は、複合材料１０をＡ方向に屈曲させた場合における複合材料１０の破壊挙動を可視化する際にも用いることができる。ただし、この場合には、実施形態１の荷重付加手段とは異なり、複合材料１０をＡ方向に屈曲させることができる荷重付加手段（図示しない）を用いて破壊可視化システム１Ａを構成する必要があるのは言うまでもない。
本実施形態における荷重付加手段としては、例えば複合材料１０をＡ方向に屈曲させることができる屈曲試験機等が挙げられる。なお、その他の構成は、実施形態１に係る破壊可視化システムと同様である。
そして、実施形態１の破壊可視化システムと同様に動作させることにより、複合材料１０をＡ方向に屈曲させた場合の破壊挙動を可視化することができる。
（他の実施形態）
実施形態１では、複合材料の一方の表面に第１の発光膜（破壊可視化用センサ）を設けたが、本発明はこれに限定されない。例えば、複合材料の他方の表面に第２の発光膜（破壊可視化用センサ）をさらに設け、複合材料の他方の表面に対向する方向に第２の記録手段をさらに配置してもよい。このように破壊可視化システムを構成することにより、第２の発光膜の発光状態も計測・記録することができる。すなわち、複合材料の両面の発光状態を計測・記録することができるので、複合材料の破壊挙動をより正確に可視化することができる。
ここで、第２の発光膜としては、第１の発光膜と同様に、複合材料の変形に伴って発光する応力発光材料を含み、単位断面積当たりの最大応力が１９Ｎ／ｍｍ２～４３Ｎ／ｍｍ２の範囲にあるものであれば特に限定されず、２０Ｎ／ｍｍ２～４０Ｎ／ｍｍ２の範囲にあるものが好ましい。
また、上述した実施形態では、複合材料の一方の表面に第１の発光膜を直接形成するようにしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、既に形成されている発光膜を複合材料の一方の表面に貼り付けることによって、複合材料の一方の表面に第１の発光膜を形成してもよい。
さらに、上述した実施形態では、複合材料として矩形板状のものを用いたが、本発明はこれに限定されない。その表面に第１の発光膜や第２の発光膜を設けることができれば、複合材料の形状は限定されず、例えば複雑な三次元形状を有する複合材料であってもよい。本発明によれば、このような複雑な形状の複合材料の破壊挙動をも可視化することができる。
また、上述した実施形態では、荷重付加手段として、複合材料を上下方向に引っ張るものや、屈曲させるものを用いたが、荷重付加手段は複合材料に荷重をかけて破壊し、かつ荷重（応力）を計測できるものであれば特に限定されない。
　１、１Ａ　　破壊可視化システム
　１０　　複合材料
　２０　　第１の発光膜
　３０　　記録手段

 

Claims (8)

  1. 複合材料の破壊現象を可視化できる破壊可視化用センサであって、
    前記複合材料の一方の表面に応力発光材料を含む第１の発光膜が設けられ、
    前記第１の発光膜の単位断面積当たりの最大応力が１９Ｎ／ｍｍ２～４３Ｎ／ｍｍ２の範囲にあること
    を特徴とする破壊可視化用センサ。
  2. 前記第１の発光膜の単位断面積当たりの最大応力が２０Ｎ／ｍｍ２～４０Ｎ／ｍｍ２の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の破壊可視化用センサ。
  3. 前記複合材料の他方の表面に応力発光材料を含む第２の発光膜がさらに設けられ、
    前記第２の発光膜の単位断面積当たりの最大応力が１９Ｎ／ｍｍ２～４３Ｎ／ｍｍ２の範囲にあること
    を特徴とする請求項１または２に記載の破壊可視化用センサ。
  4. 前記第２の発光膜の単位断面積当たりの最大応力が２０Ｎ／ｍｍ２～４０Ｎ／ｍｍ２の範囲にあることを特徴とする請求項３に記載の破壊可視化用センサ。
  5. 前記複合材料が、炭素繊維複合材料またはガラス繊維複合材料であることを特徴とする請求項１～４の何れかに記載の破壊可視化用センサ。
  6. 請求項１～５の何れかに記載の破壊可視化センサと、
    前記複合材料に荷重を付与する荷重付加手段と、
    を具備することを特徴とする複合材料の破壊挙動を可視化する破壊可視化システム。
  7. 前記複合材料の一方の表面側に配置され、前記第１の発光膜の発光状態を記録する第１の記録手段をさらに具備することを特徴とする請求項６に記載の破壊可視化システム。
  8. 前記複合材料の他方の表面側に配置され、前記第２の発光膜の発光状態を記録する第２の記録手段をさらに具備することを特徴とする請求項７に記載の破壊可視化システム。

     
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