経年航空機構造の再新生補修とヘルスモニタリング

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13555264
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 関根 英樹 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20005359)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 正喜 航空宇宙技術研究所, 角田宇宙推進技術研究所, 研究員 ; 横堀 壽光 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00124636) ; 福永 久雄 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50134664)
• Keywords: 経年航空機構造パネル / 複合材パッチによる接着補修 / 損傷の拡大進展 / 損傷の同定 / ヘルスモニタリング / 構造安全性 / 構造寿命

Research Abstract

経年航空機構造の健全性回復という観点から、新機構造と同等の構造安全性と構造寿命を与える再新生のための補修技術開発が望まれている.本研究では経年航空機構造に生じた微小損傷を軽量でかつ高強度の繊維強化複合材パッチで補修し、ヘルスモニタリング機能を付与することによって、新機構造と同等の構造安全性と構造寿命を与える再新生補修技術を開発する.そのために本年度は、損傷の拡大進展のシミュレーション法および損傷の実時間同定手法の研究を実施した.
1. 損傷の拡大進展のシミュレーション法の研究
貫通き裂を有するアルミニウム合金平板を片面からGFRP複合材パッチで接着補修したモデルを対象として、ミンドリン板理論と高次板理論に基づく二次元FEMおよび領域分割法に基づく効率的三次元FEMを開発し、温湿環境下でのき裂進展のシミュレーション法の検討を行った.さらに、圧電繊維内蔵アクチュエータ層を挿入した複合材パッチによる接着補修を考え、圧電繊維内蔵アクチュエータ層を駆動させた場合について圧電繊維内蔵アクチュエータ層の挿入位置および複合材パッチの大きさや形状の補修効率に及ぼす影響について検討した.
2. 損傷の実時間同定手法の研究
複合材パッチ内のひずみを計測情報として、アルミニウム合金パネル内のき裂の位置と大きさを同定する手法を検討した.ひずみの計測点位置および計測点数についての検討を行い、その同定精度を定量的に評価することで、本同定方法の妥当性を検証した.

Research Products

• [Publications] 関根英樹: "圧電繊維内蔵アクチュエータ層を挿入した複合材パッチによるき裂を有する平板の接着補修における補修効率の向上"日本機械学会東北支部第37期総会、講演会講演論文集. 021-1. (2002)
• [Publications] 藤元伸悦: "FRP複合材パッチで接着補修されたアルミニウム合金パネル内を進展するき裂の同定"日本複合材料学会2002年度研究発表講演会予稿集. (2002)