2004 Fiscal Year Annual Research Report
FBG光ファイバセンサを埋め込んだ積層板の逆問題解析による損傷同定
Project/Area Number |
04J10761
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Research Institution | The University of Tokyo |
Principal Investigator |
矢代 茂樹 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 特別研究員(DC2)
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Keywords | 複合材料 / 切欠き / 応力集中 / 有限要素法 / 逆問題 / 層間はく離 |
Research Abstract |
応力集中部は複合材料構造物における最弱部の一つであり,そのような箇所から損傷が発生しやすい。したがって,構造物の耐久性や余寿命を保証するためには,応力集中部の健全性を監視することが重要である。 そこで本研究では,両側切り欠きを有するFBGセンサ埋め込みクロスプライ積層板の負荷除荷試験を行った。負荷の増加に伴ってスプリッティングが繊維方向に進展し,複数のトランスバースクラックが発生した。また,層間はく離がスプリッティングに沿って楕円状に広がった。このような損傷の進展に伴い,埋め込んだFBGセンサの反射光スペクトル形状は大きく変化した。 さらに,切り欠き近傍に発生する複数損傷を扱う損傷解析,ならびに埋め込んだFBGセンサの皮射光スペクトルを求める光学解析を提案した。複数損傷の進展は実験結果と一致し,解析モデルの妥当性を確認した。また,損傷の影響によるFBGセンサの反射光スペクトルの変化を数値的に再現した。さらに,反射光スペクトル形状が,センサ軸方向のひずみ分布を介して損傷形態の情報を含んでいることを示し,埋め込みFBGセンサによって積層板の損傷形態を監視できる可能性を示唆した。 以上の結果に基づき,埋め込んだFBGセンサの反射光スペクトル形状を目的関数とし,損傷形態を表すパラメータを数理的に最適化する損傷同定手法を提案した。損傷解析および実験にて得た反射光スペクトルを入力情報として,積層板の損傷形態を推定した。推定結果は対応する損傷形態と概ね一致し,本手法が妥当であり,実験結果に対しても適用可能であることを示した。また,定義した損傷形態パラメータに対して,反射光スペクトル形状の感度が高い位置にFBGセンサを配置できれば,さらに推定の精度を上げることが可能であることを示唆した。
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Research Products
(1 results)