Nondestructive testing of bolt fastened parts using nonlinear ultrasonic method of Lamb waves

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K03928
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 20010:Mechanics and mechatronics-related
• Research Institution: Akita University
• Principal Investigator: Fukuda Makoto 秋田大学, 理工学研究科, 講師 (50507671)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 超音波 / 非破壊検査 / Lamb波 / 2次高調波 / 非線形超音波

Outline of Final Research Achievements

The use of second harmonics using higher-order Lamb waves in the Lamb mode was investigated for the purpose of a nondestructive inspection method for fastening parts of plates using ultrasonic waves. It was confirmed that higher-order Lamb modes could be propagated and the second harmonics components were detected. This mode of Lamb wave is theoretically assumed not to generate second harmonics during propagation, and the unwanted second harmonic components were reduced by 10 dB compared to the conventional fundamental mode Lamb wave. In addition, we carried out to detect second harmonic components generated by plastic deformation of the edges caused by drilling holes in the plate for bolt fastening and to design a coaxial probe for detecting sidebands.

Free Research Field

超音波工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ボルト締結法は，簡易で精度良く，かつ，全数検査を可能とすることを目標としており，ボルトの緩みや破断による事故を未然に防ぐことが重要である。橋梁などでは，検査者のアクセスのしにくい箇所や，高所での作業など危険を伴う箇所の締結状態を検査するため，検査員の安全を考慮する必要がある。本研究では，離れた位置から締結部に向けてLamb波を送受波する方法を提案するものである。特に，非線形超音波法は初期段階のき裂や接触面の状態を検査できる可能性があり，多くの研究が進められている分野である。本研究の成果このようなボルトの検査の一助に繋がると考えている。