2006 Fiscal Year Annual Research Report
複合材構造の損傷許容設計実現のための光ファイバセンサ監視システム
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18106014
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
武田 展雄 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (10171646)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡部 洋二 東京大学, 工学系研究科, 助教授 (90313006)
水谷 忠均 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 助手 (00401232)
青木 雄一郎 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 総合技術研究本部, 研究員 (00371112)
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| Keywords | 複合材料 / 損傷許容設計 / 光ファイバセンサ / 監視システム / 構造ヘルスモニタリング |
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| Research Abstract |
航空宇宙機軽量化のため、一次構造部材にも、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)複合材料が使用されつつが、従来の金属材料用非破壊検査手法のみで検出するのは困難である。そのため、センサを構造材料自身に組み込んで、健全性を常時診断できるヘルスモニタリング技術の適用が検討されている。本研究代表者らは、その一つとして、材料中に埋込みが可能な細径光ファイバを開発し、それにグレーティングを書き込んだ細径FBGセンサを作成し、CFRP積層板内部の微視的損傷検出を可能にしてきた。また、圧電セラミックス(PZT)で発振し、FBGセンサの反射光波長を高速で検出し、その弾性波伝播特性から積層板中の損傷を診断する手法を提案してきた。一方、大型構造物のひずみ分布を空間分解能が10cm、ひずみ計測精度が±25μεで計測できる、パルス・プリポンプ式BOTDA (PPP-BOTDA)法が開発されてきた。本研究では、まず、PPP-BOTDAで部材全体に渡って計測し、損傷発生位置を推定する。その後、その推定位置付近のPZTとFBGで超音波を送受振し、より詳細に診断する。このように2種類のセンサで冗長系にし、両者の特性を組み合わせることで、より信頼性と診断精度の高い監視システムを提案し、その設計を行った。その診断対象としては、複合材料構造の中でもクリティカルとなる、CFRP積層板による構造結合部や補修用CFRPパッチを対象とし、それらの損傷を正確に検出する手法を提案した。
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