2016 Fiscal Year Research-status Report
曲面鉄鋼構造物の在姿応力評価を可能にする表面SH波音弾性システムの開発
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15K06107
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| Research Institution | Wakayama University |
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Principal Investigator |
村田 頼信 和歌山大学, システム工学部, 准教授 (50283958)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤垣 元治 福井大学, 工学研究科, 教授 (40273875)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 超音波 / 音弾性 / 表面SH波 / 応力測定 / 曲面鉄鋼部材 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度開発した曲面対応のフレキシブルT形表面SH波センサは，送信子と受信子を固定する部分に柔軟なゴム板を用いて，センサが測定面の曲率に応じて変形するよう工夫したものである．しかし，このセンサは，測定曲面に合わせて曲がる構造ゆえ，センサを設置する際に接触状態が安定せず，測定精度不足が問題点として挙げられていた．今回，曲面対応SH波センサの問題点を解決するために，接触面を測定対象に合わせた形状のクロスT形表面SH波センサを設計・開発した．このクロスT形表面SH波センサの構造は，2つのT形表面SH波センサをクロスに配置したセンサとなっており，さらに，接触面を凸曲面R1000mmの円柱面に合わせた形となっている．このセンサの特徴として，平面用のT形表面SH波センサと同様，各素子の位置ずれが発生せず接触状態が安定していること，また，2方向の測定をセンサの回転無しで行えるため，迅速かつ簡便な測定が可能であることが挙げられる．
新たに開発した曲面対応クロスT形表面SH波センサを用いて，円柱状の鉄鋼試験片に対し，昨年度開発したフレキシブルT形表面SH波センサと残留応力測定の比較を行った．その結果，フレキシブルT形表面SH波センサに比べ測定精度が大幅に向上でき，10MPa以内の精度での応力測定が可能であることを確認した．次に，万能試験機を用いて円柱鋼材の長軸方向に負荷を加え応力測定を行い，その時の正確度についてひずみゲージによる応力測定と比較して検証した．その結果，ひずみゲージと同等の精度での応力測定が可能であり，クロスT形表面SH波センサを用いた音弾性応力測定の有用性を確認することができた． 一方で，鋼材の厚みが増すと，板厚方向の平均応力を得るには表面SH波音弾性定数の補正が必要なことも分かった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
センサの接触面形状を固定したクロスT形表面SH波センサを新たに開発した．このセンサにより曲面においてもセンサ接触面の位置ずれを抑制でき，円柱面の残留応力測定が10MPa以内の精度で行うことが可能となった．また，円柱鋼材の長軸方向に負荷応力を加えた実験では，ひずみゲージ試験と同等の精度での応力測定が可能であることも実証した．以上のことから，当初の計画通り順調に研究が進行していると判断する．
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| Strategy for Future Research Activity |
開発したクロスT形表面SH波センサを用いて，円柱面における周方向の応力測定について検討を行う．まず，センサ接触面の状態が応力測定に影響を与えない曲率の範囲を調べる．そして，この範囲においてクロスT形表面SH波センサを用いた曲げ応力変化の測定を試みる．さらに，より曲率の大きい曲面鉄鋼部材に対する応力測定について検討を行い，小口径のパイプ鋼材など，表面SH波音弾性応力測定の適用範囲の拡大をはかる．その一方で，鋼材の厚みと表面SH波音弾性定数との関係を調べ，板厚方向の平均の応力測定に対し更なる高精度化を検討する．
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| Causes of Carryover |
消耗品費が当初予定より，5,099円安く調達できたため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成２９年度の消耗品費は不足しそうなので，平成２８年度残額を加算して使用する計画である．
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