Advanced steady-state scattering analysis for nonlinear ultrasonic testing based on contact of crack faces

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K15077
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 22020:Structure engineering and earthquake engineering-related
• Research Institution: Ehime University
• Principal Investigator: Maruyama Taizo 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 講師 (90778177)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 弾性波 / 非線形超音波法 / 接触音響非線形性 / 境界要素法 / 調和バランス法

Outline of Final Research Achievements

In this study, we improved a numerical method for nondestructive evaluation for cracks in structures and machines. Specifically, we extended a harmonic balance-boundary element method (HB-BEM) into wave scattering by 2-D surface cracks and 3-D interior cracks to solve realistic problems. Furthermore, the H-matrix method was applied to the HB-BEM to solve large-scale problems.

Free Research Field

計算力学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果によって，材料表面のき裂を含む系の共振特性とき裂面の接触の相互作用によって分調波共振が発生することが数値解析モデルの中で確認できた．そのため，これまでの非線形超音波法で不明確だった分調波発生現象について非線形動力学の観点から調べられる数値解析手法を提案し，解析結果によるメカニズムの説明ができたと考えられる．また，非線形境界値問題に対してもH行列法は計算効率改善に一定の効果があることが確かめられた．