三次元多重弾性散乱効果を考慮した構造部材の損傷評価の高精度定量化策に関する研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650458
• Research Institution: TOHOKU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 北原 道弘 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60135522)
• Keywords: 損傷 / クラック / 弾性散乱断面積 / 散乱減衰 / 三次元波動場 / 多重散乱効果 / 波形計測 / 数値解析

Research Abstract

最終目標は局所域に分布して存在するクラックによる損傷の評価法を波動解析と減衰計測を組み合わせて提案することにあり,解析と計測の両面から研究を遂行し,次の知見を得た.
1.局所的に分布したクラックによる弾性散乱断面積の計算:クラックが入射波の波面に沿って存在する場合には,クラック相互の多重散乱の影響は比較的少ないことが,また,クラックが入射波の進行方向に沿って存在している場合には,多重散乱の影響が大きくなることが明らかとなった.後者の場合でも,クラック間の距離がクラック半径の4倍程度あれば多重散乱効果を近似的にではあるが無視して差し支えないことがわかった.
2.部材内損傷,弾性散乱断面積及び散乱減衰の間に存在する関係式に関する検討:クラック間の多重散乱の影響が無視出来る場合について,単位体積中の平均クラック個数,弾性散乱断面積および散乱減衰の関係式を定式化した後,この関係式へのクラック間の多重散乱の影響度についても検討し,上記1.の結果がこの関係式に対しても成立していることを確かめた.
3.計測による散乱減衰量の測定:分布クラックを有する供試体を作成して散乱減衰量を計測した.無欠陥供試体による参照波を利用して前処理を行った計測による散乱減衰量は解析による散乱減衰量と良く一致した.
4.散乱減衰を利用した損傷度評価法の提案:上記結果3.を基に,解析による弾性散乱断面積,計測による散乱減衰量,及び2.で求めたクラックの平均個数との関係式を利用することにより,クラックによる損傷の一評価法を提案した.

Research Products

• [Publications] M.Kitahara: "Multiple scattering effect of cracks"Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation. Vo.18. 37-44 (1999)
• [Publications] 北原道弘: "クラックによる散乱波動エネルギーの解析"応用力学論文集. Vol.2. 111-118 (1999)
• [Publications] 寺田賢二郎: "ミクロ非均質材料中に存在するマクロ欠陥形状の一評価法"日本機械学論文集(A編). 65(631). 138-145 (1999)
• [Publications] M.Kitahara: "Application of resonance spectra for crack length estimation"Proc. Second Japan-US Symposium on Advances in NDT. JSNDI. 335-340 (1999)