2012 Fiscal Year Annual Research Report
局所冷却との融合による閉じたき裂の3次元非線形超音波映像法の創出
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24686081
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Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小原 良和 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (90520875)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 非破壊検査 / 非線形超音波 / 閉じたき裂 / 局所冷却 / フェーズドアレイ |
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| Research Abstract |
東日本大震災の福島第一原発事故以降、経年劣化インフラの安全性に対する国民の関心は非常に高まっているが、安全・安心な社会の構築には構造物中の欠陥の高精度非破壊評価法の確立が急務である。構造物中のき裂が開いている場合は超音波で計測できるが、圧縮残留応力や界面酸化により閉じたき裂では超音波が透過してしまうため検出できない。そこで本研究では、応募者が独自に開発してきた測定法を飛躍的に発展させることで、世界に先駆けて"局所冷却との融合による閉じたき裂の3次元非線形超音波映像法"を創出することを目的とする。本年度は、下記3項目を実施した。
[1]局所冷却法の最適設計
本手法では、-55度まで急速冷却可能なスプレー等を試料表面に噴射することで、表面・裏面の温度差からき裂に引張熱応力を作用させる。しかし、最大の引張熱応力発生やその制御には、冷却面積および冷却時間の最適化が必要である。そこで、最適条件を検討するとともに、赤外線サーモグラフィーで側面の温度分布を計測することで、実験的にも検証した。その結果、事前に広域加熱を行った後、局所冷却することで、より効果的に引張応力を負荷できることを見出した。
[2]2次元マトリクスアレイ探触子の設計
2次元マトリクスアレイの周波数・素子数・サイズについて、最適分解能やグレーティングローブ除去の観点から基本設計を行った。
[3]閉じた疲労き裂と応力腐食割れ試験片の準備
閉じた疲労き裂の作製では、これまで蓄積してきた知見に基づいて応力負荷条件を設定し、ステンレス鋼やニッケル基合金などの試験片に閉じた疲労き裂および応力腐食割れを導入する準備を行った。これらの試験片作製は平成25年度以降も続けて遂行する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初は局所冷却のみを用いる方法を提案していたが、研究の過程で事前に広域加熱後に局所冷却を行うことで、従来法を上回る引張熱応力を負荷できることを発見し、これにより強く閉じたき裂の開口に成功したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
[1]2次元マトリクスアレイ探触子の試作
[2]3次元映像化アルゴリズムの構築
[3]広域加熱と組み合わせた局所冷却の最適設計[4]熱応力推定法の検討
[5]閉じた疲労き裂と応力腐食割れ試験片の準備
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
昨年度購入した赤外線カメラが購入時の割引により当初の予定より安価に購入できたため、当該助成金が生じた。
次年度は、当該助成金を試作予定の2次元アレイ探触子の高性能化へと充てるととともに、当初の予定通り、試験片作製、研究課題に関する情報収集や発表のための国内外会議への出張旅費等に使用することを計画している。
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