3D avbildning och deformationsanalys av inhomogena material med röntgenbaserad mikrotomografi och digital volymkorrelation

Relevanta dokument
Kontaktperson Datum Beteckning Sida Torsten Sjögren P (8) SP Bygg & Mekanik Torsten.Sjogren@sp.se

Högtemperatur reaktioner mellan slagg och eldfast tegel

SLUTRAPPORT (Ref.nr ): Optimerad design för gjutna komponenter - Defekters inverkan på hållfastheten i aluminiumgjutgods

FoTomo Transportabelt röntgentomografisystem

KOHESIVA LAGAR I SKJUVNING EN EXPERIMENTELL METOD MED PLASTICERANDE ADHERENDER

Datortomografi (CT) Teknik, Indikationer. Roger Siemund, BFC Neuroröntgen, Skånes Universitetssjukhus Lund

Where is the Ångström Laboratory?

VSMA01 - Mekanik ERIK SERRANO

Civilingenjör Maskinteknik, 270hp (180 p) (antagna H04 o tidigare) Grundläggande behörighet samt Matematik E, Fysik B samt Kemi A.

Röntgen inom tandvården FÖR- OCH NACKDELAR MED STRÅLNING

Digitala skjutmått. Digitala fickskjutmått

FIBEROPTIK Carola Sterner Tekn. Dr.

Cu- och Zn-former i bottenaskor från avfallsförbränning

FYSIK. Läroplanens centrala innehåll

Tomografering av byggkomponenter Utveckling av metod för fuktkvots och sprickmätning med datortomografi och bildbehandling

Stångbärverk. Laboration. Umeå universitet Tillämpad fysik och elektronik Staffan Grundberg. 14 mars 2014

MEKANIK II 1FA102. VIK detta blad om bladen med dina lösningar. Se till så att tentamensvakterna INTE häftar samman lösningsbladen.

CU2/B. CU2 Batteri rektangulärt brandspjäll C31-B 09/2011

BESTSELLERS IT S TIME TO GET CONNECTED! SYLVACS INBYGGDA BLUETOOTH SERIE

RÖNTGEN. Röntgen tog världens första röntgenbild på en människa år Det var en bild av hans hustrus, Anna UPPTÄCKTEN

Dataförmedlad kommunikation och sociala medier, 7,5 hp

Micro-structure and temperature dependent failure modelling for analysis of hot sheet metal forming (OPTUS hot)

Förstudie: Värmebehandling av trä

En pendels svängningstid

6. a) Visa att följande vektorer är egenvektorer till matrisen A = , och ange motsvarande

Gränslastberäkning en enkel och snabb väg till maximal bärförmåga

Umeå universitet Tillämpad fysik och elektronik Annika Moström Fackverk. Projektuppgift 1 Hållfasthetslärans grunder Våren 2012

TENTAPLUGG.NU AV STUDENTER FÖR STUDENTER. Kursnamn Fysik 1. Datum LP Laboration Balkböjning. Kursexaminator. Betygsgränser.

Självuppvärmning. Med vår kompetensbredd och unika expertis skapar vi nytta för många

VSMA01 - Mekanik ERIK SERRANO

Spänning och töjning (kap 4) Stång

f(x, y) = ln(x 2 + y 2 ) f(x, y, z) = (x 2 + yz, y 2 x ln x) 3. Beräkna en vektor som är tangent med skärningskurvan till de två cylindrarna

Metallforskning vid Institutionen för teknisk fysik, Chalmers

Material & Egenskaper Vilka material finns, och hur bra är de?

Facit/lösningsförslag

Lunds universitet informerar om bakgrundsmätningar av strålningsnivån kring ESS

Ultraljud Phased Array för provning av Q-stål

) 2 = 1, där a 1. x + b 2. y + c 2

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag med bedömningskriterier till kontrollskrivning 2 Måndagen den 24 september, 2012

Föreläsningsdel 3: Spänningar i jord (motsvarande Kap 3 i kompendiet, dock ej mätavsnittet 3.6)

1. Compute the following matrix: (2 p) 2. Compute the determinant of the following matrix: (2 p)

Repetition. Newtons första lag. En partikel förblir i vila eller likformig rörelse om ingen kraft verkar på den (om summan av alla krafter=0)

Ytterligare fem skäl att välja Kährs

Hållfasthetslära Lektion 2. Hookes lag Materialdata - Dragprov

1 Find the area of the triangle with vertices A = (0,0,1), B = (1,1,0) and C = (2,2,2). (6p)

Röntgen hur farligt är det? Lars Jangland 1:e sjukhusfysiker

Hållfasthetslära. VT2 7,5 p halvfart Janne Färm

SG0151 Skogens ekonomi, 15hp, Umeå (G1N) SG0210 Skogsekosystemets kemiska grunder 15hp (G1F) SG0203 Skogsteknologi och virkeslära 15hp (G1F)

Kvantfysikens principer, FK2003 Extramaterial 2: Stern-Gerlach med fotoner, v1.1

GJUTNING AV VÄGG PÅ PLATTA

Praktik omfattande minst 12 veckor rekommenderas, men är ej obligatorisk.

Registrera konferenspublikationer i DiVA

. Bestäm Rez och Imz. i. 1. a) Låt z = 1+i ( b) Bestäm inversen av matrisen A = (3p) x + 3y + 4z = 5, 3x + 2y + 7z = 3, 2x y + z = 4.

Fantastiska ögonbilder

. b. x + 2 y 3 z = 1 3 x y + 2 z = a x 5 y + 8 z = 1 lösning?

Utbildningsplan Civilingenjör Maskinteknik för läsåret 2007/2008

Hållfasthetslära. VT2 7,5 p halvfart Janne Carlsson

Frågorna 1 till 6 ska svaras med ett kryss för varje korrekt påstående. Varje uppgift ger 1 poäng. Använd bifogat formulär för dessa 6 frågor.

SF1624 Algebra och geometri

SVENSK STANDARD SS-EN ISO

1 som går genom punkten (1, 3) och är parallell med vektorn.

Det står inget om S-G med fotoner i Feynman, så de här extrasidorna utgör kurslitteratur

Fysik (TFYA14) Fö 5 1. Fö 5

Att administrera publiceringsavgifter: erfarenheter från Lund JÖRGEN ERIKSSON, LUNDS UNIVERSITETSBIBLIOTEK

Material, form och kraft, F4

Umeå universitet Tillämpad fysik och elektronik Annika Moström Rambärverk. Projektuppgift 2 Hållfasthetslärans grunder Våren 2012

(d) Mängden av alla x som uppfyller x = s u + t v + (1, 0, 0), där s, t R. (e) Mängden av alla x som uppfyller x = s u där s är ickenegativ, s 0.

Bestämning av hålrumshalt hos torrt packat filler. Mineral aggregates. Determination of void content of dry compacted filler.

Tentamen i Matematik 2: M0030M.

Skivverkan för träregelstomme klädd med utvändig gips eller Minerit vindskivor

Tentamen i Hållfasthetslära gkmpt, gkbd, gkbi, gkipi (4C1010, 4C1012, 4C1035, 4C1020) den 13 december 2006

Utbildningsprocessen

Kursplan. Fysik och teknik inom medicinsk radiologi. Physics and technology in medical radiology

Patientdatalagen i den kliniska vardagen

Camfil Farr svepelektronmikroskop. Camfil Farr clean air solutions

Datorbaserade beräkningsmetoder

Deformationsmätning av Oskarshamn 3s reaktorinneslutning i samband med täthetsprovning Kraftindustrins betongdag 2019 Ulrik Brandin Erik Hansson

Så här reparerar du din cykelpunktering

& äe %s Statens väg- och trafikinstitut. VZfnotat. Nummer: V 04 - Datum: Titel: Inledande studier av tvåskiktsläggning av vältbetong

Prov Fysik 2 Mekanik

0 2,5 5 7,5 10km Map: Översikt m avståndsringar, Print scale 1: , Map center RN East: North:

TENTAMEN I HÅLLFASTHETSLÄRA FÖR I2 MHA april (5 timmar) Lärare: Anders Ekberg, tel

Material, form och kraft, F9

Grundforskning inom gruv och mineral hur ser det ut? Björn Öhlander Tillämpad geologi Luleå tekniska universitet

Pressinformation 24 maj 2016

Utmattningsdimensionering med FEM kriterier och metodik. Mårten Olsson, KTH Hållfasthetslära och Sven Norberg, Scania CV AB

Ökad utmattningshållfasthet i gjutjärn genom optimering av restspänningar. Taina Vuoristo Februari Fordonsutveckling

Rotationsrörelse laboration Mekanik II

= 1 E {σ ν(σ +σ z x y. )} + α T. ε y. ε z. = τ yz G och γ = τ zx. = τ xy G. γ xy. γ yz

Registrera konstnärliga arbeten i publikationsdatabasen

Moment och normalkraft

Studieplan för forskarutbildning i ämnet LÄTTKONSTRUKTIONER (ENG: LIGHTWEIGHT STRUCTURES) Inom skolan för teknikvetskap, KTH

Röntgen och nuklearmedicin

Flervariabel Analys för Civilingenjörsutbildning i datateknik

BRUKSANVISNING / MANUAL

Ackrediteringens omfattning

Tentamen i. Konstruktionsteknik. 26 maj 2009 kl

ENKEL Fysik 22. Magnetism. Tengnäs Läromedel. Vad är magnetism? Magneter. EXPERIMENT - Magnetisk kraft

Vi är beroende av ljuset för att kunna leva. Allt liv på jorden skulle ta slut och jordytan skulle bli öde och tyst om vi inte hade haft ljus.

Transkript:

3D avbildning och deformationsanalys av inhomogena material med röntgenbaserad mikrotomografi och digital volymkorrelation Fredrik Forsberg Avd. för experimentell mekanik Inst. för tillämpad fysik, maskin och materialteknik Luleå tekniska universitet

Innehåll Kortfattad beskrivning av metoder 1. 3D avbildning med röntgenbaserad mikrotomografi 2. 3D Mönsterigenkänning för bestämning av förändringar inuti provet (Digital volymkorrelation) Tillämpningsexempel: 1. Fullständig 3D avbildning och analys av rörelser inuti granulärt socker vid kompaktering 2. Analys av svällning i trä som utsatts för väta 3. Inre deformationer och töjningar i ett träprov som utsätts för böjning

3D avbildning med röntgenbaserad mikrotomografi

3D avbildning med röntgenbaserad mikrotomografi Vid en tomografisk avbildning tas ca 600 röntgenbaserade projektionsbilder i jämn följd medan provet roteras ett varv. Utifrån de 600 projektionsbilderna återskapas sedan en strukturell 3D bild av provet med hjälp av den tomografiska rekonstruktionsalgoritmen. Principen är densamma som för klinisk avbildning med datortomografi (skiktröntgen) på sjukhus fast i mindre skala och med högre upplösning.

3D Mönsterigenkänning för bestämning av förändringar inuti provet Deformationen (förskjutningsfältet) som uppkommer inuti provet vid belastning beräknas med hjälp ut av en 3D mönsterigenkänningsmetod som har utvecklats vid avdelningen för experimentell mekanik, vid Luleå tekniska universitet (LTU). Vid ett experiment görs två stycken avbildningar av provet en före och en efter belastning. Mönsterigenkänningsmetoden analyser sedan hur mikrostrukturen i små delvolymer inuti provet rör sig mellan de båda avbildningarna. Från de uppmätta förskjutningfälten kan sedan tredimensionella töjningsfält beräknas

Fullständig 3D avbildning och analys av rörelser inuti granulärt socker vid kompaktering

Avbildning Experimentuppställning Röntgen källa Prov Röntgen detektor Motoriserat rotationbord

Avbildning Provet består av granulärt socker (strösocker) i en plexiglascylinder, med en innerdiameter på 7 mm. Ø 7 mm Avbildning av sockerstruktur (Snitt gjort i centrum av cylindern)

3D avbildning av sockerstruktur Region i vilken sockerkristallernas rörelser analyseras

Region i vilken sockerkristallernas rörelser analyseras Regionen har dimensionerna 6.7 x 6.7 x 8.2 mm3

Rörelser inuti granulärt socker vid kompaktering Färgskalan visar förskjutningen i z-led (µm) (a) (b) (c) (d) : yz-snitt vid x=1.68 mm : yz-snitt vid x=3.36 mm : yz-snitt vid x=5.04 mm : Hela regionen

Rörelser inuti granulärt socker vid kompaktering Resultat i centrum av cylindern (yz-skikt vid x=3.36 mm) Färgskalan visar förskjutningen i z-led (µm) Vektorerna visar förskjutningar i yz-planet Dvs. både y- och z- förskjutningar

Analys av svälling i trä som utsatts för väta Avbildningen har här gjorts med mikrotomografi baserad på s.k. synkrotron-röntgenstrålning. Denna typ av strålning tillåter avbildning med högre kvalitet och upplösning än vad som är möjligt med vanliga mikrotomografi-system. Experimenten har gjorts i en synkrotron-anläggning i Schweiz, tillsammans med våra samarbetsparters vid Schweiz statliga materialforskningsinstitutet (EMPA). Avbildad trästruktur i en region som mäter 112 x 112 x 56.0 µm 3.

Avbildad trästruktur Torrt tillstånd Efter 12 h i vatten

Avbildad trästruktur Dimension på analyserad region: 0.72 x 0.72 x 0.45 mm 3. Torrt tillstånd Efter 12 h i vatten

Resultat från analys av svällningen u-förskjutning (µm) (svällning i x-led) v-förskjutning (µm) (svällning i y-led)

Resultat från analys av svällningen Vektorfälten i (b), (c) och (d) beskriver svällningen i planen som är markerade i (a)

Inre deformationer och töjningar i ett träprov som utsätts för böjning

Inre deformationer och töjningar i ett träprov som utsätts för böjning (mm)

Inre deformationer och töjningar i ett träprov som utsätts för böjning Belastningstillstånd 1

Inre deformationer och töjningar i ett träprov som utsätts för böjning Belastningstillstånd 2

Inre deformationer och töjningar i ett träprov som utsätts för böjning Belastningstillstånd 3 - kollaps

Förskjutningen i z-led (µm) då träprovet går från belastingstilltånd 1 till 2

Förskjutningen i y-led (µm) då träprovet går från belastingstilltånd 1 till 2

Publikationer knytna till dessa experiment Analys av rörelser i granulärt socker vid kompaktering: Forsberg, F. och Siviour, C.R. 3D deformation and strain analysis in compacted granular sugar using x-ray microtomography and digital volume correlation,. Skickad till tidskriften Measurement science and technology (2008). Analys av deformation i trä vid svällning: F. Forsberg, J. Danvind, R. Mooser, E. Hack, P. Wyss, 3D micro-scale analysis of swell behaviour in pine wood, Skickad till tidskriften Holzforschung (2008). Analys av deformation i trä vid böjning: Forsberg F, Mooser R, Arnold M, Hack E and Wyss P 3D micro-scale deformations of wood in bending: Synchrotron radiation µct data analyzed with digital volume correlation, J. Struct. Biol. 164 255-262, (2008), doi: 10.1016/j.jsb.2008.08.004 http://dx.doi.org/10.1016/j.jsb.2008.08.004 Forsberg F, Sjödahl M, Mooser R, Hack E and Wyss P "Full 3D strain measurements on wood exposed to three-point-bending: Analysis by use of digital volume correlation applied to synchrotron radiation µct image data, Strain 45 (In press).

Välkommen till presentation och försvar av doktorsavhandlingnen X-ray Microtomography and Digital Volume Correlation for Internal Deformation and Strain Analysis Tid: 2008-12-12, kl 10.00 Plats: LTU, E-huset, E231