| Project/Area Number |
22K18745
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 18:Mechanics of materials, production engineering, design engineering, and related fields
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小原 良和 東北大学, 工学研究科, 教授 (90520875)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
辻 俊宏 東北大学, 工学研究科, 助教 (70374965)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 非破壊評価 / モード変換エバネッセント場 / 薄板中の微小欠陥 / 超解像映像法 / 超音波探傷 |
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| Outline of Research at the Start |
我が国の自動車・航空機産業が今後の国際競争を勝ち抜くには、軽量化による高燃費化の実現が不可欠だが、その鍵を握るのが、微小欠陥も見逃さない薄板部材接合部の非破壊評価技術の確立である。本研究では、欠陥近傍でのみ、横振動が縦振動にモード変換された特異な高強度応答「モード変換エバネッセント場」の発生機構を解明し、レーザスキャン技術と融合した実用的な超解像可視化技術を創出することを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
薄板部材の接合部の検査法として、欠陥からの散乱波（伝搬波）を用いる超音波フェーズドアレイの開発が長年行われてきたが、映像分解能が回折限界（λ/2）に制限され、微小欠陥検出は原理的に不可能だった。本研究では、従来法とは全く原理の異なる「モード変換エバネッセント場に基づく超解像可視化技術」を創出すべく、3D数値シミュレータの構築により、その発生挙動を解明する。さらに、接合部全体に効果的に横振動（面内変位）を発生させる方法を検討する。これにより、微小欠陥近傍で、モード変換の縦波エバネッセント場（面外変位）が発生する。これを、現場で求められる高SN比の実現に向けて、He-Neレーザより10倍感度の高い赤外レーザドップラ振動計の精密スキャンにより選択的に検出し、接合欠陥の超解像可視化を実現する。2023年度は、下記2項目を遂行した。
[1]3D有限要素数値シミュレータにより、実欠陥でのモード変換の縦波エバネッセント場（面外変位）の発生機構を解明し、装置設計の指針を得た。特に、広範囲を効果的に面内振動させる方法として、面内共振モードの利用が有望である知見を得た。一方、わずかな面外変位が励振音場に残存する可能性があるため、これについては空間周波数フィルタなどの適用が有望である知見を得た。
[2]ガルバノミラーで駆動する赤外レーザドップラスキャン装置に精密スキャン機構を導入し、モード変換の縦波エバネッセント場を用いた超解像映像法の実験的検証を行う準備が整った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
3D数値シミュレータによる解析、ガルバノミラーで駆動する赤外レーザドップラスキャン装置に精密スキャン機構の導入が順調に進んだため。
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| Strategy for Future Research Activity |
計画通り、前年度までの要素技術を融合し、超解像可視化技術を実装する。これを製造した試験片で実証する。
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