1999 Fiscal Year Annual Research Report
光ファイバセンサを用いた複合材料・構造のヘルスモニタリングシステム
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10450371
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
武田 展雄 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (10171646)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荻原 慎二 東京理科大学, 理工学部, 講師 (70266906)
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| Keywords | 光ファイバセンサ / 複合材料 / 複合構造 / ヘルスモニタリング / トランスバースクラック / 損傷検知 / ブラッグ格子 |
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| Research Abstract |
本研究では、複合材料板の内部に光ファイバセンサを埋込み、複合材料中に発生するき裂、とくにトランスバースクラックや層間剥離を監視する知的複合材料クラック発生・進展モニタリングシステムを構築する試みを行っている。埋込む光ファイバセンサとして、損失変化型プラスチック光ファイバセンサ、光ファイバブラックグレーティングセンサ(FBG)、光ファイバファブリー・ペローセンサ(FPI)を用いた。また、従来より細い直径をもつ光ファイバを用いた研究も行っている。
(1)光ファイバが埋込まれた材料にトランスバースクラックが発生したときの、光ファイバ周辺のひずみ分布を理論的、数値解析的に明らかにした。その場合、光ファイバの埋め込み位置、積層構成についても検討し、ひずみ分布に与える影響を体系的に明らかにした。
(2)光ファイバセンサを複合材料に埋めて、クラックによる集中ひずみが光ファイバセンサの出力に与える影響を実験的に明らかにするとともに、理論との比較を行った。
(3)損失変化型プラスチック光ファイバセンサについては、光強度損失量とトランスバースクラック発生数およびクラックによる内部ひずみとの関係を体系的に求めた。
(4)FBGおよびFPIに関しては、センサによって測定される内部ひずみや反射光の周波数分布とクラック位置や発生数との関係を体系的に求めた。
(5)埋め込み位置、埋め込み手法、積層構成と出力との関係も同時に検討し、クラック検出に最適な光ファイバセンサの埋め込み構成を明らかにした。
(6)細径光ファイバ(クラッド径40ミクロン、被覆径52ミクロン)を複合材料中に埋め込む技術、光コネクタ技術の開発を行った。
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[Publications] 武田 展雄: "構造ヘルスモニタリング-知的材料・構造システムの構築を目指して-"日本機械学会誌. 101(959). 736-739 (1998)
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[Publications] T.Kosaka,N.Takeda: "Development of Miniature Load Sensor for Smart Materials and Structures by Using Birefringent Fibers"Sensory Phenomena and Measurement Instrumentation for Smart Structures and Materials,Proceedings of SPIE. 3670. 16-25 (1999)
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[Publications] N.Takeda,T.Kosada: "Detection of Transverse Cracks by Embedded Plastic Optical Fiber in FRP Laminates"Sensory Phenomena and Measurement Instrumentation for Smart Structures and Materials,Proceedings of SPIE. 3670. 248-255 (1999)
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[Publications] T.Kosaka,N.Takeda T.Ichiyama: "Detection of Cracks in FRP by using Embedded Plastic Optical Fiber"Materials Science Research International. 5(3). 206-209 (1999)
