2016 Fiscal Year Research-status Report
超伝導電磁石を用いた大振幅電磁超音波プローブによる非線形超音波現象の定量的解明
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15K13826
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
内一 哲哉 東北大学, 流体科学研究所, 准教授 (70313038)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高木 敏行 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (20197065)
三木 寛之 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 准教授 (80325943)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 非線形超音波 / 材料評価 / 電磁超音波探触子 / 超伝導マグネット / 疲労亀裂 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
非線形超音波試験法はき裂サイジングの信頼性を向上させる手法として世界的な注目を集めているが、非線形超音波現象そのもののメカニズムが明らかになっていない。本研究では、振幅と周波数を制御した大振幅超音波に対するき裂の応答を定量的に評価することにより、非線形超音波の発生機構を解明する。このために本研究では、新しいアプローチとして超伝導マグネットによる強磁場下において電磁的に超音波を送信する超伝導電磁超音波送信システムを構築する。
平成２８年度に構築したシステムとプローブを用いて、アルミ合金およびオーステナイト系ステンレス鋼を用いて超音波の送信実験を行い、システムにより、大振幅の超音波を制御した周波数で送信することが可能なことを確認した。さらに、平成２８年度に構築した電磁場解析と超音波伝播解析との連成数値解析コードにより超伝導電磁超音波送信システムによる超音波の伝播シミュレーションを行い、実験と数値解析が一致することを確認した。従って、今後亀裂における音場を定量的に評価し、亀裂に対する大振幅超音波の応答を定量的に評価することが可能であることを確認した。
閉じた疲労亀裂を有する試験片を作製し、超伝導電磁超音波送信システムにより超音波に対する応答を確認し、分調波成分と高調波成分が生ずることを確認した。今後、疲労亀裂の閉口圧や塑性域を制御した疲労亀裂試験片に対して、系統的かつ定量的に超音波の非線形応答を調査し、メカニズムの解明を行う。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初、平成２８年度の前半に、疲労亀裂の閉口圧や亀裂面塑性域を制御した疲労亀裂試験片を系統的に作製し、非線形現象を調べる予定であった。しかし、上記の疲労亀裂のパラメータを制御するための試験条件を見いだすことは非常に難しく、予定以上に時間を要した。今後、作製した試験片を用いて、超伝導電磁超音波送信システムにより超音波に対する応答を系統的に測定し、メカニズムを解明する。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は平成２７年度から２８年度までの２年間の研究期間で計画をしていたが、研究期間を３年間に延長し、平成２９年度に、疲労亀裂の閉口圧や塑性域を制御した疲労亀裂試験片に対して、系統的かつ定量的に超音波の非線形応答を調査し、メカニズムの解明を行う予定である。これらの研究を実施する準備は既に整っており、難なく遂行は可能である。
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| Causes of Carryover |
疲労亀裂のパラメータを制御するための試験条件を見いだすことは非常に難しく、予定以上に時間を要した。このため、平成２９年度に作製した試験片を用いて、超伝導電磁超音波送信システムにより超音波に対する応答を系統的に測定し、メカニズムの議論を行う。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
試験片の製作にともなう材料費、実験治具、プローブに用いる。また、成果のとりまとめ後の成果発表旅費、論文投稿料にあてる。
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