2014 Fiscal Year Research-status Report
Zero-group velocity ラム波を用いた接着性状の非接触非破壊評価
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25420031
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| Research Institution | Aoyama Gakuin University |
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Principal Investigator |
長 秀雄 青山学院大学, 理工学部, 教授 (60296382)
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2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 界面密着性状 / ラム波 / レーザ超音波 / 非接触・非破壊検査 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は主に以下の2つの課題に対して取り組んだのでその結果を示す．
1）接着界面の欠陥とZero-group-velocity（ZGV)ラム波の伝搬挙動の関係
あらかじめ欠陥を導入し，さらに引張応力を付加することによる密着性状の変化をレーザ超音波法を利用したZGVラム波を周波数を用いて評価できるのかを検討した．この引張負荷中の損傷の進展についてはアコースティック・エミッション法を用いて行った．その結果，アコースティック・エミッションの発生が多い部位，すなわち界面での損傷が発生・進展している部位では，ZGVラム波の周波数は低周波側に遷移することを確認した．また，その低下の程度はAE発生数が多い部位ほど低下しており，損傷の程度を評価できることがわかった．
2）数値計算を用いたZero-group-velocityラム波の振動形態と密着性状の関係
時間領域差分法（FDTD法）を用いたZero-group-velocityラム波の周波数を1％以下の精度で計算できることを確認し，計算結果を用いて材料のヤング率・ポアソン比が推定できることを確認した．また，密着不良を示す境界条件として弾性支持層（スプリング層）を導入し，密着不良材の実験結果と対応する結果を得ることに成功した．すなわち，スプリング層の弾性的な特性は密着性状の良否を評価するためにパラメータと使用できる可能性があることを見出した．
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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
Zero-group-velocityラム波の励起・検出法についてはレーザ超音波法を用いる方法は確立できたが，当初の予定していた空中超音波を用いる方法はいまだスペックを満たす探触子を探せずにいる． そのためのその部分については計画を変更する必要がある．
密着性状とZGVラム波の周波数との実験的な評価については，接着せん断強度とZGVラム波の周波数との関係を表すことができたなどの十分な成果が得られており，当初の予定よりも進んでいる．
数値計算においては，実験で得られたZGVラム波の周波数を高精度（誤差１％程度）で再現することができており，基礎的なモデルの構築は終了した．また，密着不良を示す境界条件をモデルに導入することもほぼ終了しており，こちらに関しても実験と対応する結果が得られており，当初の予定通りに進んでいる．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，数値計算結果に基づくZGVラム波の振動形態と周波数変化の度合いなどを検討し，評価にもっとも最適な振動モードの条件を探す．また，3次元による計算を検討する．
さらに，水蒸気や温度による劣化を評価できるか検討する． また，これらについても数値計算によって接着剤そのものの劣化を程度を定量的に評価できるのかを検討する．
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| Causes of Carryover |
予定していた研究のひとつである空中超音波探触子を用いた非接触計測について，2014年度の各種探触子メーカーと相談し，仕様に合う探触子の製作を検討したが，2014年度内では希望するスペックを満たす探触子の作成の目途を立てることができず，探触子にかかわる必要が次年度使用額となった．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
上記の理由に示したように空中超音波探触子による非接触計測については計画を変更し，レーザ超音波法を用いた計測手段に一本化する．また，ZGVラム波の励起にはビームの形状が大きくかかわることから，ビーム形状を線状にしたり，拡大したりする光学系の部品にこれらの費用を充てる予定にしている．
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