2020 Fiscal Year Research-status Report
Nondestructive evaluation of intersection of longitudianl and lateral ribs of orthotropic deck
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18K04329
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| Research Institution | Tokyo City University |
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Principal Investigator |
白旗 弘実 東京都市大学, 建築都市デザイン学部, 教授 (40298013)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 疲労き裂 / 超音波探傷 / フェーズドアレイ / マトリクス探触子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当研究は鋼床版縦リブ横リブ交差部に発生する疲労き裂をマトリクスフェーズドアレイ超音波探傷により検出し，精度よく寸法を評価することを目的としている．当研究は実用的な試験ではいまだ活用が進んでいない二次元に素子を配置したものを使用する．当研究では，素子寸法，くさび使用をはじめとする探傷条件を検討項目とし，確実な疲労き裂検出と高精度な寸法推定を目指す．
アレイを構成する素子の寸法は探触子の性能に影響を及ぼす要因の一つである．素子のサイズを0.6mmとして，8×8の配列とした場合の音場の解析の結果より，このような配列の探触子を実際に作製し，実験を行った．人工的にスリットを作製した試験体で実験を行った．実構造物の疲労き裂は進展方向によりデッキプレートと溶接ビードの2種類があることになるが，いずれのタイプのスリットに対しても高さ2mm程度でもスリットからと思われるエコーを受信することを確認した．疲労き裂はスリットよりも幅が狭く探傷するには条件が難しくなる．疲労試験機が浸水被害で実験を行えなかったが，昨年度末に使用できる状態になったので，実験を再開している．疲労試験は時間がかかるので，き裂進展には至っていないが，今後も継続していく．素子のサイズが0.3mm四方として，5MHzおよび10MHzの探触子の音場解析を行っているが，10MHzのほうが指向性がよいので，後者の周波数の探触子の試作の方向で検討している．素子の配列は8×8とする方向ではあるが，素子数を増やしての音場解析も行い，最終的な配列を決定する．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
探傷性能の確認は疲労試験と超音波探傷試験の組み合わせですすめていく予定であったが，2019年の台風19号影響で疲労試験機が被害を受けてしまい，試験が行えなくなった．しかし，昨年度末に試験機が納入されたので，実験を再開している．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究遂行に際して，次の3つを行っていく．
第一として探触子素子寸法の検討である．現在1mmと0.6mm四方のものがある．現行の技術では，0.3mmも可能とのことで，試作を行う予定である．素子が小さくなることは感度の低下にもつながるといったデメリットがあるが，走行しやすいといったメリットもある．探触子を用意した後には確認のために実験室レベルでの疲労試験と探傷試験を行う予定である．0.6か0.3mmの検討を行い，よいと思われるほうはもう一つ作成する予定である．第二は現場の探傷に耐えうる走行治具の開発および作製である．現場では，上向きの探傷を行う必要が生じる．上向き探傷のため，治具には磁石を入れて固定する仕組みとなっている．上向きでの実験も行う．第三は縦横リブ交差部に対応した治具の開発および開口合成プログラムの改良である．疲労き裂は拘束力の強い縦および横リブが交差する位置に発生しやすいことがこれまでの検査よりわかっている．そのためには，角度調整のできる治具や角度情報を考慮できるように開口合成プログラムを改良する必要がある．
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| Causes of Carryover |
台風浸水による実験の中断が大きいが，2020年度のコロナウイルス流行下における実験の遅延も大きく影響している．2021年度は2019，2020年度に行う予定であったマトリクスフェーズドアレイ探触子の試作および実験に使用する予定である．探触子については研究計画に書いたとおりで，素子の寸法や配列を変えたものでいくつか検討し，最適と思われるものを選択する．
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