2004 Fiscal Year Annual Research Report
ピエゾ材料を用いた受動型・能動型併用欠陥モニタリング・システムの開発
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16360055
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
久保 司郎 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20107139)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
阪上 隆英 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (50192589)
井岡 誠司 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (50283726)
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| Keywords | 逆問題 / 電気ポテンシャルCT法 / 非被壊検査 / 複合材料 / 界面剥離 / スマートマテリアル / き裂同定 / 破壊力学 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、逆問題解析に基礎をおく受動型・能動型併用モニタリング・システムを開発することにある。すなわち、ピエゾ材料の特性を利用して電流負荷を与えることなく構造要素に表れる電気ポテンシャル分布に逆問題解析を適用し、受動的に欠陥をモニタリングする手法を構築するとともに、ピエゾ材料の逆特性を利用して欠陥が検出された部分に能動的に負荷をかけモニタリングを行う能動型のモニタリング手法を構築する。
本年度の検討により、得られた結果を以下に示す。
1.ピエゾ効果および逆ピエゾ効果を考慮した電磁場と応力・ひずみ場の連成解析を効果的に行うため、境界要素定式化を行い、解析プログラムを作成した。解析結果を3次元有限要素解析結果と比較し、境界要素解析手法の有効性を確認した。
2.ピエゾフィルム上に表れるポテンシャル分布からき裂を同定する逆解析手法を提案した。有限要素解析を利用したき裂同定シミュレーションを行った。複数のき裂があり、ポテンシャル分布が干渉する場合においても、さらに干渉が顕著でポテンシャル分布のもつ極値が単数き裂のものと同じになるときでも、提案した手法によりき裂の同定が可能であることが明らかとなった。また、AICを用いることにより、き裂の個数の推定ができることがわかった。
3.複数き裂を有する試験片にピエゾフィルムを貼付し、試験片に機械的負荷が作用する場合について、ポテンシャル計測実験を行った。測定された電気ポテンシャルに対して逆解析手法を適用した結果、き裂数を含めき裂の同定が可能であることがわかった。
4.能動型ピエゾ音響法能動型ピエゾ音響法の基礎的検討として、試験片に貼付されたピエゾフィルムの一部に電圧を負荷し振動を生じさせたところ、音響応答を受信することができた。
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