| Project/Area Number |
23K22623
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| Project/Area Number (Other) |
22H01352 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
内一 哲哉 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (70313038)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
武田 翔 東北大学, 流体科学研究所, 助教 (10826225)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,030,000 (Direct Cost: ¥13,100,000、Indirect Cost: ¥3,930,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2022: ¥8,970,000 (Direct Cost: ¥6,900,000、Indirect Cost: ¥2,070,000)
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| Keywords | 非破壊評価 / 複合材料 / CFRP / 電磁特性 / 炭素繊維 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では従来の渦電流試験法を拡張し，CFRPの欠陥評価のための新しい電磁非破壊試験法を提案し実証する．CFRPを構成する炭素繊維と樹脂の間のLC共振現象に着目し，炭素繊維に流れる誘導電流（渦電流）と樹脂における変位電流が競合する周波数帯域で，炭素繊維と樹脂の構造を可視化する電磁カメラシステムを構築する．このために，炭素繊維と樹脂のミクロ構造における電磁特性モデルを考慮したマクロな電磁場数値解析法を確立する．数値解析と電磁測定システムを組み合わせた電磁カメラシステムにより，対象となる欠陥の種類毎に炭素繊維-樹脂間のLC共振が生ずる周波数を選定し，炭素繊維と樹脂の欠陥を抽出する手法を確立する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，CFRPの炭素繊維-樹脂間のLC共振現象に着目し，炭素繊維に流れる誘導電流と樹脂における変位電流が競合する周波数帯域において繊維と樹脂の構造を可視化する電磁カメラシステムを提案する．このために，令和6年度にはCFRPの電磁モデルに基づく炭素繊維と樹脂の共振現象を調べるとともに，炭素繊維と樹脂の構造を可視化する電磁カメラシステムをの検証と，これを用いたCFRPの欠陥の可視化を試みた．具体的な研究実施内容は下記のとおりである．
LC共振周波数帯におけるCFRPの不均質構造と異方性についての電磁特性モデルの検討を行った．令和4年度および令和5年度に構築した繊維束と樹脂の電磁特性の複合則にもとづくCFRPのマクロスケールの電磁場解析を実施した.さらに，炭素繊維-樹脂間のLC共振現象が生ずる周波数帯域を推定するための解析法について検討した．
令和5年度に周波数調整機構を実装した電磁カメラシステムと上記の炭素繊維と樹脂のLC現象の周波数帯域の推定法を組み合わせて，LC共振現象時のCFRPの電磁応答測定を行い，CFRPにおける炭素繊維と樹脂の欠陥の可視化を試みた．電磁カメラシステムの検証を行うため製作した炭素繊維と樹脂の欠陥を含むCFRP試験片を用いて，各種欠陥評価を行い，X線CT分析やX線位相イメージング分析による炭素繊維や樹脂の欠陥情報との比較を行った．これらの比較に基づき，システムの総合評価を行うとともに，精度をさらに高めるための方策について議論した．
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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
炭素繊維と樹脂のLC共振現象を用いたCFRPの電磁カメラシステムを構築し，そのシステム評価を行った．欠陥評価の精度をさらに高める方法を見いだし，これを検討するために研究期間の延長を行うこととした．
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| Strategy for Future Research Activity |
CFRPの電磁カメラシステムの欠陥評価の精度をさらに高めるために，プローブのサイズや形状の最適化を行う．
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