実際のものを使った実験記録を取りたい

質問

始めまして、私は理系の大学生でいろいろな実験や物作りについての動画をよく見るのですが数週間前にこのTEDの動画を拝見し13：00頃から説明されている実験にとても興味がわきました。
https://www.youtube.com/watch?v=aR5N2Jl8k14&index=10&t=1s&list=WL

実際の車のフレームにひずみゲージを取り付けて走行中のデータを記録し、デザインAIで最適化して新たなフレームを再構築するという実験だそうです。

私もこのような実験をしてみたいと思いましたがさすがに人が乗れるサイズの車を使って実験を行うほどの知識と財力がないので1/10RCサイズのラジコンカーかミニ四駆サイズの模型で小規模な実験をしてみたいです。
出来れば動画の実験の様にひずみゲージを各フレームに取り付ける方法ではなく、ひずみゲージがついていない部分も測定出たらいいなと思っています。
小さいひずみゲージがフレーム全体を覆うようについているような感じにデータが取れるのが理想ですがそんな方法はありますか。

ですが、第一目標は小規模の実験で同じようなことをすることが目的です。
なので、この実験をする上でどんな物を用意すればいいのでしょうか。
今考えているのは、専用の道具などが無いので扱いが簡単なarduinoとひずみゲージを取り付けてデータを取ろうと考えています。

あくまでも小規模実験なのでそんなに精密な結果を期待していません。ただ、真似ができればと考えています。

説明が下手で申し訳ありませんが質問をまとめると下記のようになります。
1、ひずみゲージを取り付ける以外の方法で対象のひずみをより細かくとるような方法があるか。
2、実験に必要なものは、何か
3、arduinoとひずみゲージでデータが取れるか。
4、ラジコンを使うとしてどのあたりにひずみゲージを取り付ければいいのか。
5、他に何か注意事項やアドバイスなどあれば教えていただきたいです。

回答No.2

ohkawa3 · ベストアンサー

お問い合わせの全体に万遍なく回答するのは難しいので、すぐに気づいたことに限ってお知らせします。

＞3、arduinoとひずみゲージでデータが取れるか。
データの取得は不可能ではないと思いますが、ひずみゲージの出力電圧と、arduinoのA/D入力端子の仕様の関係が適切であるかを確認することをお勧めします。ひずみゲージの出力が、arduinoのA/D入力端子の分解能やオフセット電圧より小さな値であれば、有効なデータとして取得できない可能性があります。ひずみゲージの出力電圧が小さくて、信頼できるデータの取得が難しい状況であれば、中間にアンプを挿入するなどの対応が必要と思います。

＞測定系と模型の質量の比について
実車であれば、車の質量に比べて、応力データを測定する測定系の質量は、無視してもよい程度に小さいと思います。これに対して1／10スケールであれば、車の質量は実車の1／1000になるので、相対的に測定系の質量が無視できない状態になりそうに思います。できる限り測定系を軽量化するとともに、ドライバーなど車の乗員に相当する部位に測定系を固定するなどの注意を払った方がいいと思います。また、応力解析したいフレームだけでなく、実車において質量の大きな部位であるエンジンなどは、忠実にモデル化することが必要と思います。

回答No.4

nagata2017

ベランダの物干しざおに　洗濯ものをひとつかけると　たわみが目に見えてわかります。
その物干しざおを10cmにして　同じ洗濯物をひとつかけてみると　たわみは目で見てもわからなくなります。
負荷が同じでも　目で観測できない単位になっているということです。
実際には負荷の方も小さくなっていきます。
自動車は重量は1トン　軽でも500~600kg
小型のラジコンではどれくらいでしょうか。重量が軽くなれば不可も小さくなります。
ミニ四駆では100g以下でしょう。
負荷が小さいと　ひずみも小さくなります。
小型化と軽量化の両方の影響で　ひずみはとても小さくなります。
これでひずみを計測するには　どれくらいの感度が必要だと思いますか ?
ひずみの単位は長さの単位です。
物干しざおでは　mm単位の物指しでじゅうぶんでしたが
ミニ四駆では　ナノメートル　オングストロームという単位で間に合うかなあ
小さくすると　車の費用は(ミニ四駆)安上がりだけど　計測器のほうが　億?

5mの車の1/10 50cmのラジコンなら個人の予算でなんとか・・・なるかな
車にはモーターを乗せないで　路面の方を動かす。トレーニング用のランニングマシンの要領です。車は位置固定
ラジコンではなく　有線で数値を取ります。
50cmでひずみはどれくらいになるか予想して　その感度のひずみ計の値段を調べてからですね。

回答No.3

lumiheart

＞１
ひずみゲージより安価なセンサは存在しない
http://www.kyowa-ei.com/jpn/product/category/strain_gages/kfr/index.html
https://jp.rs-online.com/web/p/strain-gauges/5005937/
ひずみゲージ入門
http://www.kyowa-ei.com/jpn/technical/strainbasic_course/index.html

＞2
ひずみゲージ
ひずみゲージアンプ

＞3
ひずみゲージアンプ自作
https://www.aps-web.jp/academy/ec/03/
http://maicommon.ciao.jp/ss/Hardware/measure/strain/index.htm
後はarduinoのアナログ入力に入れるだけ
まぁarduinoよりもラズパイをお勧めするが

＞4
お金次第
ただ２個や３個のひずみセンサでは何も測定してないのと同じ
１／１０サイズでも恐らく最低でも３０個以上は必要でしょうね

因みに、ひずみゲージ１個にアンプは１台必須です
アンプ１台にひずみゲージ４枚とかの組み合わせも無きにしも非ずですが
その場合、何処のどんなひずみを計測したのか？不明になります

＞5
御予算次第！

回答No.1

nagata2017

自動車の大きさが5mだったら　1/10で　50cm 　　ミニ四駆は10cmぐらいかな
5mの車体の1mmのゆがみを観測するには　1mmの感度がある測定器を使う
50cmだったら簡略していうと歪みも1/10だとして　0.1mmのゆがみ
実車の10倍の感度の測定器が必要です。
ミニ四駆では　0.02mmの感度が必要です。
車のほうは費用を抑えられても　測定器のほうに予算を取られてしまいます。
これは簡略して説明するために書いたものですが　実際には100倍かそれ以上のの感度が必要だろうと想像します。