1990 Fiscal Year Annual Research Report
音速の応力への非直線的依存性を用いた材料中の応力分布計測と破壊予知
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02402037
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
佐藤 拓宋 東京工業大学, 大学院総合理工学研究科, 教授 (20016760)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐瀬 幹哉 東京工業大学, 大学院総合理工学研究科, 助手 (20225907)
小杉 幸夫 東京工業大学, 大学院総合理工学研究科, 助教授 (30108237)
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| Keywords | 非破壊検査 / 非線形音響 / 応力計測 / 材料試験 |
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| Research Abstract |
圧延や転造、溶接加工などによって製造される金属部品や材料の内部には製造過程で加えられる熱による温度勾配や外力が取り去られた後も内部の結晶歪の不均衡に基づく、いわゆる残留応力があり金属疲労や破壊の原因にもなるため強度設計を行う際の不確定要因として大きな問題となっている。本研究は金属材料中の音速が応力に対して非直線的に変化することを利用して応力摂動を与えるためのポンプ波とそれによる音速の変化を検出するためのプロ-ブ用の高周波の超音波を組み合わせた系を構成し、その金属内部の応力状態の検査への応用を目的としていた。
今年度は、まず引張・圧縮試験機、新しく設計した大電力パルス電源などの必要な機器の調達を行い、主として応力摂動を与えるためのポンプ波の発生法について詳細な検討と製作を行った。すなわち大電力パルス電源によるインパルス的電流を金属表面に密着したコイルに流してそれと金属表面に発生する渦電流との反発により単峰性で強力な摂動波を発生する方法について、そのメカニズムの定式化と数値解析モデルによる検討を加え、材料中の目的とする所に収束性、単峰性の良い摂動波を得る方法について検討した。具体的には、2つのコイルを用い異なった電流で駆動することによる時間領域で摂動波を合成する方法やこれらのコイルをリング状にしその荷重を巻数やコイルの間隔の調整で最適化する方法等を考案しそれらの効果を数値解析と実際に構成した系での実測により明らかにした。^<1)>
明年度はこれらを2方向から用いる方法など^<1).2)>とプロ-ブ波系を組み合わせて最終的な目的である応力状態の推定系を完成できると確信している。
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[Publications] 馬 為民、小杉 幸夫、佐藤 拓宋: "金属材料中への強力な単峰性応力摂動波の発生器" 計測自動制御学会論文集. 1991
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[Publications] Takuso Sato,Naoto Sato,Yukio Kosugi,Kazuaki Oguro,Wei min Ma: "Ultrasonic Inspection of Stress Condition in Solid Materials Using Nonlinear Dependency of Sound Velocity on The Stress" Frontiers of Nonlinear Acoustics 12th ISNA,Elsevier Applied Science. 108-112 (1990)
