光ファイバによる繊維強化複合材料構造物におけるヘルスモニタリングに関する研究

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05650088
• Research Institution: Osaka City University
• Principal Investigator: 福田 武人 大阪市立大学, 工学部, 教授 (40047155)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三木 光範 同志社大学, 工学部, 教授 (90150755) ; 逢坂 勝彦 大阪市立大学, 文学部, 講師 (10167299)
• Keywords: 光ファイバ / ヘルスモニタリング / 繊維強化複合材料 / 層間はく離 / 内部ひずみ / クラック

Research Abstract

本年度は、昨年度の研究成果に基づき主にFRP内部ひずみの測定システムの開発を行った。既に報告者らが開発したFRP内部ひずみの測定システムでは、実際の構造物におけるヘルスモニタリングにおいて不可欠な振動および疲労時などのひずみが繰り返し変動する場合の測定が不可能であった。そこで、本年度においては、振動および疲労時などのひずみが繰り返し変動する場合にも適用が可能な測定システムの開発を行った。そのため、3×3モードのカップラを使用したマイケルソン型干渉計を利用したひずみ測定装置を制作した。そして、カップラより得られる2つのレーザ光の干渉出力よりひずみを得るためのデータ処理技術を新しく確立した。実験では、一端を固定支持した FRP平板試験片に自由振動を与え、その表面におけるひずみを本ひずみ測定システムにより測定した。そして、電気抵抗式ひずみゲージによる測定結果と比較検討した。その結果、本ひずみ測定システムは振動および疲労時などのひずみが繰り返し変動する場合にも適用が可能であることが示された。
以上の結果と昨年度の結果より、FRP内部の層間はく離、クラックなどの損傷およびひずみなどの内部状態が光ファイバをセンサとする測定システムにより検出できることが示された。これらの研究成果により、光ファイバによる繊維強化複合材料構造物におけるヘルスモニタリングが可能であることが明らかになった。また、光ファイバを埋め込むことによりFRPの機械的性質への影響があり、その検討が必要であることも示された。

Research Products

• [Publications] 北出真太郎: "FRP積層板の層間せん断強度に及ぼす埋め込み光ファイバの影響" 材料. 43. 283-289 (1994)
• [Publications] 北出真太郎: "光ファイバを用いたCFRP積層板の層間はく離検出手法に関する研究" 強化プラスチックス. 40. 54-59 (1994)
• [Publications] 北出真太郎: "光ファイバを用いたFRP積層板の衝撃損傷検出試験" 材料. (発表予定).