振動応答による複合材料の欠陥評価法に関する研究

• Project/Area Number: 62550318
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 船舶構造・建造
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 鈴木 敏夫 東京大学, 工学部, 助手 (20010895)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大沢 勇 東京大学, 工学部, 助手 (00143389) ; 金原 勲 東京大学, 工学部, 教授 (50011101)
• Project Period (FY): 1987
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1987)
• Budget Amount: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000); Fiscal Year 1987: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
• Keywords: 複合材料 / 振動伝播特性 / 破壊機構 / はく離 / FFT / 加振器

Research Abstract

1.複合材料および複合構造体の基本的な振動伝播特性を測定するには, 材料を単純化したモデルで試験を行う必要があるため, アルミ・真鍮線材をポリエステル樹脂で成形した短冊型試験片を製作した. モデルは健全材を基本形とし, モデル中の金属線に不連続部(切欠)を設けて, 欠陥の規模を変化させた.
2.板材モデルに於ける振動伝播試験は, 加振器から固体中へ送りこまれた振動弾性波を小型加速度センサーにて受信し, アンプを通しFFTアナライザにより観察, 分析, 演算を行ない, ディスクに記憶する測定系で行なった. 測定は, 健全材の基本パターンに対して, 欠陥の集中形モデルは欠陥の規模に順じた高周波成分が減少するが, 中・低域成分は可成り大きい欠陥でないと目立った変化は見られない. 次に, 欠陥の分散形は, この板材モデルが小さい欠陥がランダムにちらばっているため, 集中形に比べて周波数全体に減衰するパターンを示した.
3.以上の解析を単一繊維方向複合材料について測定した結果, 繊維破断, こまかいクラック等が混在している比較的小さい欠陥について, 高周波数成分の減少が目立つ程度で, 中・低域部の減少はあまりなく, 板材モデルとほぼ同様の現象を示している. またマトリックス破壊, 繊維間のはく離等の大きい欠陥について, 高周波数域の顕著な減衰と共に中・低周波数成分までの減衰が認められた. 従って周波数帯に対する高・中・低域の減衰特性の変化を見ることにより欠陥の大小, 強度に対する損傷度を評価することができる.