2018 Fiscal Year Annual Research Report
Nonlinear frequency mixing of ultrasonic waves for sensitive evaluation of closed defects
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16H04235
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
琵琶 志朗 京都大学, 工学研究科, 教授 (90273466)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石井 陽介 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70781706)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 機械材料・材料力学 / 超音波 / 非破壊評価 / 密着界面 / 周波数ミキシング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では、密着界面における超音波の非線形周波数ミキシング現象を理論的、実験的に明らかにするための基礎的研究に取り組んできた。今年度の研究で得られた主な成果は以下の通りである。
（1）非線形スプリング界面に二方向から異なる周波数の弾性平面調和波が入射した場合の反射・透過特性の解析（平成28年度から継続して実施）をさらに進め、密着界面における周波数ミキシングを実験的に検証するための入射条件を理論的に考察した。界面非線形性に起因して発生する二次高調波成分およびミキシング周波数成分（二つの周波数の和、差周波数成分）の伝搬方向を検討したところ、界面に対して45度および－45度の方向からわずかに異なる周波数の縦波を入射した場合、界面の法線に近い方向に和周波数の縦波が伝搬するという結果が得られた。この結果を実験的に検討するため、二個のアルミニウム合金ブロックを対向接触させて構成した密着界面に対して45度および－45度の方向から異なる周波数（0.8 MHz、1.2 MHz）の縦波バースト波を入射し、界面から法線方向に伝搬する超音波を測定した。その結果、測定波形に二つの入射波の和周波数（2 MHz）成分が含まれていることが確認された。また、和周波数成分の大きさは、二つの入射波振幅のそれぞれに比例して変化することがわかった。さらに、界面に加えた接触圧力の変化とともに和周波数成分の大きさが変化することがわかった。
（2）材料非線形性に起因した周波数ミキシングの基礎的検討として、種々のアルミニウム合金ブロックに異なる周波数（3.5 MHz、4.5 MHz）の横波バースト波を入射して交差させ、三波相互作用により発生する縦波の波数ベクトル方向に伝搬する超音波を測定した。その結果、測定波形に含まれる和周波数（8 MHz）成分の大きさが合金の添加元素や処理条件によって異なることが確認された。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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