2020 Fiscal Year Research-status Report
繊維強化複合材料における共鳴散乱理論に基づく非線形弾性波伝搬挙動の解明
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19K14842
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
松田 直樹 京都大学, 工学研究科, 助教 (90756818)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 弾性波散乱 / 共鳴散乱現象 / 繊維強化複合材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では，２０１９年度に円柱－母材間に接触界面を有するモデル実験系を構成するために，アルミニウム合金製ブロックに高精度に穴を加工し，その穴に鋼製のピンゲージを圧入した試験片を作成した．２０２０年度は当該試験片に対して，円柱－母材間の接触界面の非線形性に起因する高調波発生挙動の実験的評価を行う予定であったが，新型コロナウイルスの感染拡大にともない，予定を変更して，下記のように共鳴散乱理論についての理論的な検討を行った．
既往の共鳴散乱現象の研究において扱われた系の多くは理論的な扱いやすさから水中の円柱を仮定しており，弾性体中の円柱を仮定した系の場合の報告は多くない．また，弾性体中の検討の多くは母材と円柱の界面において変位と応力が連続な条件（完全接着界面）を仮定している．二つの物体の境界面に対して，質量のないばねを用いて結合したモデルはばね界面モデルと呼ばれ，ばねの剛性によって前述の完全に接着した状態から完全に剥離している状態まで，界面の結合の状態をモデル化することができる．母材－円柱界面をばね界面に拡張した系における共鳴散乱現象を明らかにすることは円柱界面の接着状態などの情報を得る上で有用である．しかし母材－円柱界面にばね界面モデルを適用した系における共鳴散乱現象について解析的に詳細な検討を行った例は報告者の知る限り存在しない．そこで，ばね界面を有する円柱上の弾性波共鳴散乱理論について理論的な検討を行った．その結果，円柱－母材界面が完全に接着したモデルだけでなく，ばね界面を円柱－母材界面に有するモデルにおいても，共鳴散乱理論が展開されることを示した．先行研究で扱う完全接着の境界条件はばね剛性の無限大の極限であるため，本解析で扱ったばね界面を有する円柱における共鳴散乱理論は既往の解析の拡張に当たる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は当該試験片に対して，円柱－母材間の接触界面の非線形性に起因する高調波発生挙動の実験的評価を行う予定であったが，新型コロナウイルスの感染拡大にともない，予定を変更して，上記のように共鳴散乱理論についての理論的な検討を行った．当初の計画を遂行できていない項目はあるものの，計画にない追加の成果が得られた．このため，２０２０年度はおおむね当初の計画どおり進展していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
２０２１年度は，２０２０年度に十分に行うことができなかった，円柱－母材間の接触界面の非線形性に起因する高調波発生挙動の実験的評価を行う．また最終年度として，本課題の目的となる非線形性の集積が弾性波非線形伝搬挙動に影響を与えるメカニズムの検討に着手する予定である．
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルスの感染拡大にともない，当初予定していた実験の多くが実施が困難になった．本年度も感染状況には大きく状況の改善が見込めないため，理論的な検討を加速させるために必要な物品の整備を行うとともに，感染状況をみながら，当初の予定通りの実験的検討も行うための機器を購入する予定である．
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