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論文

Effect of gauge volume on strain measurement in rock materials using time-of-flight neutron diffraction

阿部 淳*; 関根 孝太郎*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; 相澤 一也

Physica B; Condensed Matter, 551, p.283 - 286, 2018/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:0(Physics, Condensed Matter)

Our previous neutron diffraction measurements investigated strain accumulation mechanism(s) in rock materials under uniaxial compression. This technique, when applied to metallic materials, is suffered by surface effects, gauge volume size effects, and/or incident beam divergence that induce pseudo-strain. Knowledge of the pseudo-strain is therefore necessary for precise evaluation of strain value in a stressed rock material. This work investigated the effects of gauge volume and incident neutron beam divergence on pseudo-strain in rock materials via neutron diffraction experiments performed on three types of sandstone. Spurious peak shifts appeared depending on the gauge volume or incident neutron beam divergence. These peak shifts were inferred to be derived from the difference between a neutron-weighted center of gravity position and a geometric center of the gauge volume position. However, changing the gauge volume height did not cause shift in the peak position.

論文

Strain analysis in Geological materials using Neutron diffraction and AE signal measurement at J-PARC/BL19 "TAKUMI"

阿部 淳*; 関根 孝太郎*; Harjo, S.; Gong, W.; 相澤 一也

Materials Science Forum, 777, p.219 - 224, 2014/02

 被引用回数:3 パーセンタイル:78.54

Acoustic emission (AE) signal can detect crack initiation and deformation behavior in material. Macroscopic deformation and fracturing of rock materials might be influenced by these phenomena. In order to investigate deformation mechanism of rock samples, simultaneous measurements of neutron diffraction pattern and AE signal have been performed at the Engineering Materials Diffractometer "TAKUMI" in J-PARC. Two types of rock samples were applied to the experiments. Discrepancy is found between microscopic strain and lattice strain. And AE signals from rock samples which might be generated by grain slip and pore collapse were detected. Macroscopic strain in rock sample might be associated with not only lattice strain but also mineral grain slip and pore collapse generated inside rock. It is indicated that combination of signal measurements and diffraction technique is effective tool to investigate deformation mechanism in rock materials.

口頭

J-PARC「匠」での中性子回折を用いた岩石中のひずみ測定

阿部 淳; 関根 孝太郎*; Harjo, S.; 伊藤 崇芳*; 有馬 寛

no journal, , 

J-PARCのMLFに建設された工学材料回折装置「匠」は、中性子回折を用いた工学材料内の応力ひずみ測定を目的とした実験装置である。これまでの中性子回折を用いたひずみ測定は、金属材料を対象にしたものが主であったが、これを岩石材料へ展開することを目指す。そのために、中性子回折による岩石中の残留ひずみ測定と一軸圧縮下にある岩石のその場ひずみ測定を行った。残留ひずみ測定結果から、岩石試料内部からひずみ解析可能な中性子回折パターンが得られ、試験片の方向に関してひずみ量の異方性が見られた。また、一軸圧縮変形その場中性子回折実験では、ひずみゲージから求まる試験片全体のひずみと中性子回折パターンから求まるひずみ量に差が見られた。

口頭

中性子回折を用いた一軸圧縮下にある岩石のひずみ測定

阿部 淳; 関根 孝太郎*; Harjo, S.; 伊藤 崇芳*; 有馬 寛; 相澤 一也

no journal, , 

岩石材料を用いたひずみ解析は、ひずみゲージを用いたマクロスコピックな計測により行われているが、近年、X線や中性子線を用いて、原子レベルの変位量からひずみを解析するミクロスコピックな測定法が開発され、有力な手段になっている。これまでの中性子回折を用いたひずみ測定は、金属材料を対象にしたものが主であったが、本研究ではこれを岩石試料へ展開することを目指す。「匠」において一軸圧縮下にある岩石のその場ひずみ測定を行い、中性子回折により岩石中のひずみ測定が可能か検討した。中性子回折実験の結果、ひずみ解析可能な中性子回折パターンが観測され、圧縮応力の増加に伴い中性子回折ピーク位置が格子面間隔の小さい方へシフトするのが観測された。J-PARCの工学材料回折装置「匠」を用いて、中性子回折を用いた岩石中のひずみ測定が可能になった。これにより、従来の手法では測定が困難な岩石内部のひずみ解析が非破壊で行える。

口頭

Strain measurement in geological material with engineering materials diffractometer (BL-19) at J-PARC

阿部 淳; 関根 孝太郎*; Harjo, S.; 伊藤 崇芳*; 有馬 寛*; 相澤 一也

no journal, , 

岩石材料を用いたひずみ解析は、従来、ひずみゲージを用いたマクロスコピックな計測により行われているが、近年、X線や中性子線を用いた、原子レベルの変位量からひずみを解析するミクロスコピックな測定手法が開発され、有力な手段になっている。これまでの中性子線を用いたひずみ測定は、金属材料を対象にしたものが主であったが、本研究ではこれを岩石試料へ展開することを目的とする。J-PARCに設置された工学材料回折装置「匠」を用いて、岩石中の残留ひずみ計測及び一軸圧縮下にある岩石のその場ひずみ計測を行った。残留ひずみの測定結果から、ひずみ量の異方性が見られ、ひずみ解析から岩石が形成された時点での応力状態を復元できると考えられる。また、一軸圧縮試験からは、圧縮応力の増加に伴い中性子回折ピーク位置が格子面間隔の小さい方へシフトするのが観測された。これらの測定結果から、「匠」を用いて、中性子回折を用いた岩石中のひずみ測定が可能になり、従来の手法では測定が困難な岩石内部のひずみ解析が非破壊で可能になったと言える。

口頭

中性子回折を用いたひずみ測定の岩石材料への展開

阿部 淳; 関根 孝太郎*; Harjo, S.; 伊藤 崇芳*; 有馬 寛*; 相澤 一也

no journal, , 

地震発生メカニズムの解明や地下構造物建設時における岩盤の応力変化を把握するためには、室内実験における岩石中の応力ひずみ状態の解析が極めて重要な役割を持つ。中性子回折を用いたひずみ測定は、金属材料を対照にしたものが主であったが、これを岩石試料へ展開することを目指し、J-PARC/MLFの工学材料回折装置「匠」で岩石中の残留ひずみ測定及び一軸圧縮下にある岩石のその場ひずみ測定を行った。これらの実験結果から、「匠」を用いて、中性子回折法による岩石中のひずみ測定が可能になった。岩石中の残留ひずみからは、地下の応力状態を見積もるのに有益な情報が得られると期待され、岩石の圧縮試験からは、岩石の力学挙動・破壊挙動及び地震発生メカニズムの解明に繋がる情報が得られると期待される。

口頭

中性子回折による岩石材料中のひずみ解析

阿部 淳; 関根 孝太郎*; Harjo, S.; Gong, W.; 相澤 一也

no journal, , 

地下589mから回収された岩石コア試料の残留ひずみ測定をJ-PARCのBL19に建設された工学材料回折装置「匠」を用いて行った。測定位置に対して、石英粒子の格子定数の違いが観測され、コア試料の中心部付近には引張りの残留ひずみが生じていると推測される。

口頭

J-PARC「匠」での中性子回折を用いた岩石中のひずみ解析

阿部 淳; 関根 孝太郎*; Harjo, S.; Gong, W.; 相澤 一也

no journal, , 

地殻中での断層活動メカニズムの解明や地下空間の工学的利用のためには、岩盤の応力変化を把握する必要があり、室内実験における岩石中の応力ひずみ状態の解析が極めて重要な役割を持つ。中性子回折を用いたひずみ測定は、金属材料を対象にしたものが主であったが、これを岩石試料へ展開することを目指し、J-PARC/MLFの工学材料回折装置「匠」で岩石中の残留ひずみ測定及び一軸圧縮下における岩石のその場ひずみ解析を行った。これらの実験結果から、地下深部より採取した岩石コア試料の残留ひずみから、地下の応力状態を見積もるのに有益な情報が得られると期待される。

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