2013 Fiscal Year Research-status Report
応力聴診器及びピエゾフィルムを用いた危険予測のための欠陥・き裂検出技術の基礎研究
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25871030
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Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | Tokyo National College of Technology |
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Principal Investigator |
志村 穣 東京工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (70390424)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 欠陥・き裂検出 / 応力聴診器 / 仮想表面欠陥 / ひずみ分布 |
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| Research Abstract |
今年度は応力聴診器を用いた構造部材表面の欠陥およびき裂検出の可能性を検討した。具体的には切欠き、表面き裂、球面状き裂の三種類の仮想表面欠陥を平板試験片に機械加工により設け、これに一定繰返し荷重を与えながら応力聴診器を仮想表面欠陥の裏面からスキャンするように移動させ、ひずみ分布を測定した。また、従来より使用している応力聴診器は、その受感部の摩擦型ひずみゲージのゲージ長が6mmであるが、本研究から3mmの小型化された応力聴診器を用いた。くわえて、仮想欠陥の半径や厚さなどの幾何条件がひずみ分布に及ぼす影響を調査し、応力聴診器の欠陥・き裂検出センサとしての適用範囲を検討した。その結果、以下の知見が得られた。
切欠きの種類に依らず、切欠き深さが最大となる位置で最大ひずみ値を示し、この最大 値は振幅荷重の増減に対し線形的に変化することがわかった。表面き裂および球面状き裂に関しては特定の寸法形状におけるひずみ分布測定であるが、振幅荷重とひずみ分布との関係性を見出すことができなかった。今後は様々な寸法条件に対する更なる実験を重ね、応力聴診器の追従性を検討する必要がある。また、本研究で使用したゲージ長3mmの応力聴診器は既存型に比べ、より細かな領域での測定に適しており、測定精度の向上を期待できる。以上より、現在のところ制約はあるものの、応力聴診器によるひずみ分布測定は欠陥検出の可能性を有するものと考えられる。
今後は表面き裂、表面球状き裂などの欠陥に対する本手法の適用可否の見極めやこれらの欠陥が構造材内部に存在する場合について取り組む予定である。今年度の研究を通じて、応力聴診器とニューラルネットワークを併用した欠陥検出法が考案された。これは欠陥の有無に限らず、その寸法形状を同定できる可能性があり、発展的な研究課題として位置付けている。
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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
今年度計画していた研究内容は「応力聴診器による構造部材表面の欠陥およびき裂の検出」である。応力聴診器を用いた各種仮想表面欠陥に対するひずみ分布測定を数多く実施したところ、欠陥検出の可能性を示唆する有意義な成果を得ることができた。この研究成果をもとに学会発表を2件行うことができたことから、本研究の進捗度は概ね順調であると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度の研究成否は内部欠陥を伴う試験片の製作に懸かっている。現在、そのためのアイディアをいくつか有しているが、試験片加工担当者との情報共有を深め、齟齬がないよう細心の注意を払う。また、試験方法そのものは前年度と同様であることから、実験担当者の拡充に努め、実験データの蓄積を図る。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
本研究は、応力聴診器によるひずみ測定およびピエゾフィルムと超高入力インピーダンス接触型表面電位計を併用した電圧検出が主要項目である。後者のピエゾフィルムの出力電圧を検出する方法として、その利便性および簡便性から非接触型表面電位計を用いることも考慮に入れおり市場調査を行っていたが、当方の仕様、要求を満たす測定器が見つからなかった。そのため、測定器購入分の物品費相当が翌年度に持ち越されることとなった。
次年度使用額としての経費は非接触型表面電位計の購入費として再度詳細に検討を行うが、最適なものを見出すことができない場合は、従来型の接触型表面電位計の購入に充てる。この従来型の電位計を用いたピエゾフィルムの出力電圧測定では、電位計のプローブをピエゾフィルムに直接押し当てるものである。そのため、繰返し荷重を受けている試験片とともに電位計のプローブは振動を受け、本来とは異なる使用状況となっており、度重なる故障の原因と考えられている。このような背景があるため、非接触型表面電位計より高価な接触型表面電位計の二台目購入費、若しくは修理費用としての使途を計画している。
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