2019 Fiscal Year Research-status Report
実構造物の高信頼化と欠陥発生機構解明に挑戦する超多点レーザ走査3D超音波映像法
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19K21910
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小原 良和 東北大学, 工学研究科, 准教授 (90520875)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三原 毅 東北大学, 工学研究科, 教授 (20174112)
辻 俊宏 東北大学, 工学研究科, 助教 (70374965)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | 超音波探傷 / 非破壊評価 / フェーズドアレイ / レーザドップラー振動計 / 3次元映像 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
実構造物に発生する「き裂」は、発電プラントの枝分かれ応力腐食割れ、クリープ・疲労き裂、鉄道車両やロケット推進剤タンクの摩擦撹拌接合のき裂、自動車部材の電縫鋼管のフッククラックなど、複雑な3次元（3D）形状を有する。実構造物の内部欠陥の3D映像化が実現されれば、正確な3D欠陥形状と破壊力学に基づく新たな効率的強度評価や維持管理が可能となり、さらには実構造物の欠陥発生機構解明にもつながることが期待できるが、現場適用可能な非破壊映像法は、最新の超音波フェーズドアレイでも2次元（2D）映像化に限られていた。ラボレベルでは、2Dマトリクスアレイによる3D映像化の研究も始まったが、作製技術・装置価格の問題による素子数不足（最多256：16×16）がボトルネックだった。本研究では、従来より一桁以上大きい超音波を発生可能な「大振幅超音波送信技術」とフレキシブルな機械走査により超多点計測を実現できる「超多点レーザ走査アレイ受信」の融合により「超多点レーザ走査3D超音波映像法」を創出することを目的とする。2019年度は、下記3項目を遂行した。
[1]高効率圧電素子を用いた大振幅探触子を試作した。電気インピーダンス計測に加えて、応募者保有の音場計測装置を用いてその性能を評価した。
[2]送探触子と2Dアレイの相対関係および音速情報に基づき、複数のモードに対して3D映像化アルゴリズムを定式化した。
[3]空冷式油圧疲労試験機等を用いて、実証用き裂試験片の作製も開始した。
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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
計画に記載した大振幅送信探触子の作製・評価、映像化アルゴリズムの定式化、実証用き裂試験片の作製は予定通り進んでいるため。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度の定式化に基づき、映像化・3D表示プログラムをMatlabに実装する。ここで3次元の処理には、時間域・周波数域での処理方法をGPU処理導入も含めて検討する。また、3D映像表示には、非透明のカラーバーでスライス断面表示を行う方法に加えて、しきい値以下を透明化したカラーバーによる表示方法を検討する。また、レーザ振動計の超多点スキャンでは計測時間が長い課題があるため、加算平均回数・収録ピッチの最適化を含めた高速化を検討する。尚、試験片作製も継続して行う。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルスの影響で、出張がキャンセルになったため、次年度使用額が生じたが、現在、延期になっている出張旅費等に充当する予定である。
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