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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Defect Identification by Time-Space Active Pulse-Echo and Passive Electric Potential Methods Using Piezoelectric Material

Research Project

Project/Area Number 15H03897
Research InstitutionSetsunan University

Principal Investigator

久保 司郎  摂南大学, 理工学部, 教授 (20107139)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 阪上 隆英  神戸大学, 工学研究科, 教授 (50192589)
井岡 誠司  大阪電気通信大学, 工学部, 教授 (50283726)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords機械材料・材料力学 / 非破壊評価 / 破壊力学 / 逆問題 / 逆解析 / き裂同定
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、構造物の健全性評価のため、ピエゾ材料を用いた時空間能動型パルスエコー・受動型電気ポテンシャル併用欠陥同定手法を確立することにある。すなわち、検査物体の表面にピエゾフィルムを貼付し、ピエゾフィルムに受動的に表れる電気ポテンシャル分布より欠陥を同定する。また、ピエゾフィルムに設置したプローブに電気的パルスを印加し、逆ピエゾ効果により超音波を発生させる。ピエゾ効果を利用し、欠陥等の反射波をピエゾフィルム全面で受信する。ピエゾフィルムを検査物体の複数の面に貼付し、あわせて各プローブにおける送信時刻を相互に調整することにより、自由度の高い情報を獲得する。
このため、まず受動型電気ポテンシャルCT法に関する検討については、貫通き裂状欠陥を有する試験片の上面にピエゾフィルムを貼付したときの電気ポテンシャル分布から、残差最小化法によりき裂の位置と形状を推定する数値シミュレーションを行った。き裂パラメータ推定の迅速化のため、観測値と計算値の間で評価した残差をき裂パラメータのべき関数で表現した。複数の面における計測結果を総合することにより、き裂同定の精度向上がみられることがあった。
能動型パルスエコーについては、波動に関する支配方程式の随伴方程式が時間を反転させた波動方程式であることを利用して提案された、時間反転法を適用した。プローブ各点で計測された反射波を、時間を反転させて発信したときの波の焦点化によりき裂を同定した。プローブの配置面と間隔を変えたシミュレーション結果より、プローブ位置がき裂先端から離れているときには、プローブ間隔が狭いと、反射波の焦点化が顕著ではなくなることがわかった。実際に多数のプローブ上で計測された波形に対し、時間反転法を適用した。その結果、き裂先端に向かって波が収束し、き裂先端位置が推定できることがわかった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究の中核となる受動型電気ポテンシャルCT法、能動型パルスエコーともに、研究が進捗している。

Strategy for Future Research Activity

数値シミュレーションだけでなく、実データを用いた検討を進める。

  • Research Products

    (5 results)

All 2017 2016

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] 逆問題の考え方2016

    • Author(s)
      久保司郎
    • Journal Title

      摂南大学融合科学研究所論文集

      Volume: 2 Pages: 121-128

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Defect Identification by the Passive Electric Potential CT Method Using Several Piezoelectric Films2016

    • Author(s)
      Defect Identification by the Passive Electric Potential CT Method Using Several Piezoelectric Films
    • Journal Title

      Proc. the 17th International Conference on Experimental Mechanics, Rhodes

      Volume: なし Pages: 1-2

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Time Reversal Method for Crack Identification by the Active Pulse Echo Method and the Effect of Probe Spacing2016

    • Author(s)
      Shiro Kubo and Kotaro Murakami
    • Journal Title

      Proc. of the 10th Asia-Pacific Conference on Fracture and Strength, Toyama

      Volume: なし Pages: 201-202

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Active Pulse Echo Method with Time Reversal Method for Identifying Crack2017

    • Author(s)
      Shiro Kubo
    • Organizer
      The 9th Int. Conf. on Inverse Problems in Engineering, Waterloo
    • Place of Presentation
      Waterloo University, Canada
    • Year and Date
      2017-05-23 – 2017-05-26
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 逆問題解析と非破壊評価への応用2017

    • Author(s)
      久保司郎
    • Organizer
      日本非破壊検査協会 安全・安心な社会を築く先進材料・非破壊計測技術シンポジウム
    • Place of Presentation
      函館、サン・リフレ函館
    • Year and Date
      2017-03-13 – 2017-03-14
    • Invited

URL: 

Published: 2018-01-16  

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