界面に沿って伝搬する超音波を用いた接着界面の性状評価

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K06749
• Research Institution: Aoyama Gakuin University
• Principal Investigator: 長 秀雄 青山学院大学, 理工学部, 教授 (60296382)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 非破壊評価 / 接着性状 / ラム波 / 速度分散

Outline of Annual Research Achievements

昨年度は厚板における接着性状の評価を試みていたが，多くの構造物の接着接合部は比較的厚さの薄い板が使用されていることが多いことから，2017年度は厚さが数㎜程度の板の接着部の評価を界面波（ラム波）を用いて行った．接着界面での弾性波の伝搬特性を評価するため厚さの異なる2枚のガラス板を用いてレーザドップラ振動計を用いて界面部の振動を直接計測できる装置を構築した．その際，接着面には金のスパッタリング膜を施すことでレーザドップラ振動計での計測を可能にした．厚さが異なる板では，2枚の板と接着部が単一モードとして振動する場合といずれか一方の板と接着層のみが振動するモードが存在することが実験的に計測され，そのモードは数値計算上の結果とよく一致した．また，いずれも場合も板と接着層の界面とその板の表面は同様な振動をしており，接着部の表面の振動から接着界面部の振動の様子を推測できる可能性があることがわかった．
また，接着不良材（接着界面が油によって汚染させた試験片）と接着良好材を作成し，それぞのは試験片において接着部の弾性波の群速度を連続ウェーブレット変換を用いて評価を行った．その結果，接着良好材では0.5MHｚから1.2MHzの範囲でその群速度は緩やかに上昇していたが，接着不良材のそれは振動するとともに接着良好材よりも低くかった．弾性波の速度は同じ密度であれば弾性率の比例することから，今回に接着不良材での弾性波の群速度の低下は接着界面部の剛性の低下をに起因している予想される．また，このような傾向は，同じ厚さを接着した場合も同様であった．

Current Status of Research Progress

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

Reason

2016年度は厚板，2017年度は薄板における接着性状の評価を行い，それぞれ伝搬する波動の特徴を理解することができ，それらの特徴に基づいて接着性状の評価の可能性について検討することができたため．

Strategy for Future Research Activity

2017年度までは主に接着界面部の振動が直接計測できるようにガラス試験体を主に用いていた．2018年度はガラスと金属，アクリルと金属など異種接合部における界面部を含む弾性波動の伝搬挙動を評価する．接着界面部の性状を理解する上では弾性波の周波数ごとの応答を理解する必要があると考えられるので，様々な周波数での伝搬挙動を検討する．2017年度までのはドップラ振動計を用いて弾性波の振動を評価していたが，この手法では離散的な計測位置での評価しかできないことから光弾性法を利用した全視野的な計測からその伝搬挙動を評価することを試みる．それによって界面部を含む領域での伝搬挙動を理解することができ，接着性状をさまざまな側面から評価することが期待できる．

Causes of Carryover

昨年度は学会等での発表を行わなかったためこの分の費用が次年度に加算されていた．2018年度は成果を学会等に積極的に発表する．予定していた試験装置の一部が研究室で所有していた装置が使用できることがわかったためその部分についても必要でなくなったが，今年度は計測位置の位置決め精度が向上させる必要があることから，その装置を今年に購入を行う予定にしている．