2019 Fiscal Year Annual Research Report
Detection of contact-type failure based on nonlinear wave modulation using ultrasonic vibration driven by self-excitation
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18K13716
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| Research Institution | The University of Shiga Prefecture |
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Principal Investigator |
田中 昂 滋賀県立大学, 工学部, 講師 (60759273)
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2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 超音波振動 / 自励振動 / 非線形波動変調 / 接触型損傷 / 局所フィードバック制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
損傷を構成する界面が接触、押圧されている接触型損傷は、超音波が透過してしまい検出が困難である。構造物の稼働時に発生する振動などにより損傷の接触状態が変動すると、接触状態の変動に同期して構造物の剛性が変化し、振幅や位相が変調する現象（非線形波動変調）。この現象は接触状態の変動に依存するため、健全時のデータを必要とせず接触型損傷を正確に評価できる。一方で、変動の大きさは，構造物の減衰に依存して変化してしまうため、損傷の絶対評価を行うことが困難であった。本研究は、固有振動数で自励発振する自励駆動法を用いることで、減衰の影響を受けない新たな損傷評価技術を提案することを目的としている。令和元年度は、「自励駆動型超音波を用いた損傷検出法の実験による検証」を行った。
まず，接触型損傷を模擬した損傷を設けた一様なはり構造物を用いて，従来法の損傷評価指標である超音波振動の振幅や位相の変動振幅が接触型損傷の大きさに応じて大きくなる一方で，構造物の減衰が増加すると小さくなることを示した．
次に，速度フィードバック制御を用いた局所フィードバック制御によって自励発振した超音波振動を用いて接触型損傷の大きさの評価実験を行った．接触型損傷の大きさが増加すると，超音波振動の発振周波数の変動（周波数変調）が増加することを示した．さらに，構造物に粘弾性体を貼り付け粘性を変化させた場合においても，超音波振動の固有振動が同じモードであれば損傷指標が同じ変化を示すことを示した．
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