Nondestructive evaluation of intersection of longitudianl and lateral ribs of orthotropic deck

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K04329
• Research Institution: Tokyo City University
• 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)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 鋼床版 / 疲労き裂 / 超音波探傷 / フェーズドアレイ超音波

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．
令和元年度の台風被害により試験装置の準備に時間を要し，令和3年度末より再開することが可能となった．疲労試験を行っていたが中断し，フェーズドアレイ超音波探傷試験を行っている．探傷実験で使用するスキャナを改良し，現場での適用が可能である仕様とした．具体的には上向きの探傷ができるような強力な磁石を備えたものである．また，桁高が大きく例えば2m超あるような場合にも対応できるよう，遠隔操作ができる仕様となっている．
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．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といった面があるが，探触子が非常に小さくなるという問題が発生することが懸念である．よって5MHaの探触子を追加する方向で検討している．素子の配列は8×8とする方向である．

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been 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進めていく予定であったが，2019年の台風19号の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．2020年度末に試験機が納入されたのだが，2021年度には治具を注文したが，コロナウイルス感染状況下でもあり，予定通りに試験が進まなかった．

Strategy for Future Research Activity

今後の研究として，第一に縦横リブ交差部に対応した治具の改良および開口合成プログラムの改良することを予定している．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．

Causes of Carryover

台風浸水による実験の中断が大きいが，2020～2021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年度は新たな試験機を準備することができたが，載荷装置に問題が生じ，新たな治具を作製したことや緊急事態宣言なども発出されていたことも遅れた理由である．2022年度は治具の補強などに使用する予定である．