2007 Fiscal Year Annual Research Report
CFRP接着構造部材の損傷モニタリングシステムの開発
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19760480
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
遠山 暢之 National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 計測フロンティア研究部門, 主任研究員 (60344165)
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| Keywords | 炭素繊維強化プラスチック / ラム波 / 非破壊検査 / 超音波探傷 / 圧電素子 / 界面剥離 |
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| Research Abstract |
本研究は航空機翼構造を模擬したCFRP擬似等方性板製スキン/ストリンガー構造部材を作製し,ラム波によるアクティブセンシング手法を利用して,スキン/ストリンガー接着界面の剥離長さを定量的に検出する手法を開発することを目的としている。本目的を達成するために,本年度は下記項目の課題について研究開発を行い,以下の成果を得た。
1,励起周波数、ラム波モードの選定および圧電素子形状の設計 対象としたCFRP積層板のラム波分散曲線を導出し,得られた分散曲線に基づき,狭帯域励起信号の選定を行い,さらに損傷検出能に優れた短波長ラム波A_0モードを選定した。さらにA_0モードのみの単一ラム波モードの送受信が可能な圧電素子形状の最適設計を行った。以上によってラム波特有の分散性および複数モードの影響による検出波形の複雑化を抑制することに成功した。
2,発信子および受信子の最適配置箇所選定 接着界面剥離を検出することが可能な圧電素子最適配置箇所を決定するために,剥離の存在するスキン/ストリンガー構造を伝播するラム波の可視化試験を行った。得られたラム波伝播像を観察することによって,圧電素子の最適配置箇所を決定し,ラム波を用いた剥離検出手法を考案した。
3,スキン/ストリンガー接着界面剥離長さの定量評価手法の開発および実証試験 圧電素子を配置したモデル構造部材に長さの異なる界面剥離を導入し,剥離長さ変化に伴う検出信号の変化を測定した結果,剥離長さの増加に伴い,検出信号の形状は保たれたまま,到達時間のみに遅れが生じることがわかった。さらにこの到達時間遅れと剥離長さの関係をラム波伝播モデルに基づいて定式化した。その結果,モデル試験片に導入した10〜50mmの剥離に対して誤差±3mm以内の高精度で剥離の定量検出が可能であることを実証した。
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