2008 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 The University of Tokyo, 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, 生産技術研究所, 准教授 (90313006)
水口 周 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助教 (70512359)
西川 雅章 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教 (60512085)
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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あるが、従来の金属材料用非破壊検査手法のみでは複雑な内部損傷を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、その弾煙波伝播特性から積膚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高い空間分解能で正確に計測できる、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、計測領域が極めて広いPPP-BOTDAと微細な損傷に高い感度を有するFBG-PZTシステムの特性を組み合わせて冗長系にすることで、より信頼性と診断精度の高い監視システムを構築する。今年度はサンドイッチ構造接着層に埋め込まれた光ファイバネットワークを用い、衝撃試験後のPPP-BOTDA測定による分布ひずみデータおよびブリルアンスペクトル形状の変化から、損傷発生・進展を推定する手法の提案と実証に成功した。また、PZT/FBGでシステムによるCFRP構造補強部の剥離定量化手法の実証に成功した。
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