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計測データの逆解析による環境劣化割れの微視的メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 11450278
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 材料加工・処理
研究機関青山学院大学

研究代表者

竹本 幹男  青山学院大学, 理工学部, 教授 (40082838)

研究期間 (年度) 1999 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
8,200千円 (直接経費: 8,200千円)
2001年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
2000年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
1999年度: 4,700千円 (直接経費: 4,700千円)
キーワードラム波 / 円筒波 / 波形シミレーション / 応力腐食割れ / 水素脆性割れ / 電位振動 / 一括応答関数 / 逆解析 / 波形シミュレーション / 応用腐食割れ / 波形シミュレーション法
研究概要

Acoustic Emission (AE)では、実体波と誘導波(中空,中実丸棒や角棒)の音源位置とダイナミックスを解析するための世界で最先端のツールを完成させた。誘導波AEでは、縦波用圧電素子の高速振動を人工破壊源に用いて,初動SOまたL(0,1)波に対する一括応答関数を求め、仮定した破壊速度との畳込み積分で求まる波形を、検出波形とマッチングさせる方法を開発した。一連の方法を用いて,高強度鋼板の水素誘起割れや水素脆性破壊,ボイド生成のダイナミックスを推定した。高強度鋼の遅れ破壊中の微小割れは、レイリー波速度(1500m/s)に近い速度に達し、波動エネルギーを保持できなくなるためサブクラックを発生させることなどが明らかになった。誘導波AEは1MHz程度の市販共振型AEセンサーでも検出できるので、実体波AEては解析不可能であった超高速破壊が明らかになったが,遅れ破壊の生成速度は焼入れ高炭素鋼の純機械的破壊のそれよりも遅い破壊であることを明らかにした.また,水素吸蔵Ti-Pt合金では,水素ボイドの発生時に脆性破壊よりもはるかに大きな超高速(高周波数)のAEが検出されるが,水素化物から放出された水素の突発的膨張の可能性があることなど,金属中における水素の挙動に関する新しい知見をえた.
また,軸方向および断面内の音源位置を,少ないAEセンサーで標定する方法を世界に先がけて提唱し,誘導波(中空,中実丸棒や角棒の場合)では1個のAEセンサーで標定する方法を提唱した.このために必要な誘導波の速度分散,モーダル解析のための解析ソフトを独自に開発し,インターネット上に公開した.
オーステナイト系ステンレス鋼のSCCでは,粒内型割れではAEは検出されにくいが、粒界型SCCでは十分な振幅を持ったSCCが検出されることを明らかにした。PVD-TiN皮膜を持つSUS304鋼のTiN皮膜破壊を用いて電位振動の一括応答関数を決定し、電位振動のダイナミックスを調べた.TiN膜が1.5μs以下の高速破壊をしても、電位は9.3mmV/s程度の変動しか示さないことから、電位振動からSCC破壊を解析するには限界があることが判った。ウエーブレット変換を用いて電位振動の時間一周波数解析を行った結果、SCC潜伏期では0.2Hz以上が支配的であるのに対し、SCC伝播期では0.2Hz以下が多いことなど,これまで未解析の事実を明らかにした.また、AEの検出されない粒内型SCCにおける電位振動は、粒界型SCCで観察される周波数よりもはるかに小さいことが明らかになった。卑方向への電位振動では、特に初動の周波数成分に注目すべきことがわかった。

報告書

(4件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (28件)

  • [文献書誌] 佐藤輝嘉, 竹本幹男: "ラム波の定量解析による薄板低炭素鋼の水素膨れのダイナミックス"材料と環境. 48、6. 371-377 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Sato, Y.Mizutani, M.Takemoto, K.Ono: "Effect of Fracture Dynamics in Thin Plate on the Waveform and Radiation ~Pattern of the Lamb Waves"Japan Journal of Applied Physics. 38. 3193-3200 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 竹本幹男, 正木龍士, 田中栄吉: "7MHz帯域AE波形シミュレーションとレーザー励起縦波速度モニタリングによる遅れ破壊のダイナミックスと前駆過程"材料と環境. 49-4. 235-242 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 正木龍士, 竹本幹男, 小野桓司: "AE原波形のための高速音源-シリコングリースのパルスレーザーブレークダウン"非破壊検査. 49・5. 318-324 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shinya Fujimoto, Mikio Takemoto, Kanji Ono: "AE Monitoring of Chloride Stress Corrosion Cracking of Austenitic Stainless Steel"Journal of Acoustic Emission. 12. 63-74 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Fukutoshi Uchida, Hideo Nishino, Mikio Takemoto, Kanji Ono: "Cylinder Wave Analysis for AE source Location and Fracture Dynamics of Stress Corrosion Cracking of Brass Tube"Journal of Acoustic Emission. 19. 75-84 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shinya Fujimoto, Mikio Takemoto and Kanji Ono: "AE Monitoring of Chloride Stress Corrosion Cracking of Austenitic Stainless Steel"Journal of Acoustic Emission. 63-74 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Fukutoshi Uchida, Hideo Nishino, Mikio Takemoto and Kanji Ono: "Cylinder Wave Analysis for AE source Location and Fracture Dynamics of Stress Corrosion Cracking of Brass Tube"Journal of Acoustic Emission. 75-84 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Teruyoshi Sato, Mikio Takemoto and Kanji Ono: "Dynamic Behavior of Delayed Fracture of Low Alloy Steel Thin Plate by Quantitative Analysis of Lamb Wave Acoustic Emission"Journal of Japan Society of Nondestructive Inspection. 50-6. 385-391 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Nishino, S. Takashina, F. Uchida, M. Takemoto and K. Ono: "Modal Analysis of Hollow Cylindrical Guided Waves and Application"JJAP. 40. 364-370 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ryuji Masaki, Mikio Takemoto and Kanji Ono: "Faster Sources for Quantitative Acoustic Emission Source Simulation-Pulse Laser Breakdown of Silicon Grease"Journal of Japan Society of Nondestructive Inspection. 49-5. 318-324 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mikio Takemoto, Fukutoshi Uchida, Teruyoshi Sato, Yoshihiro Mizutani, Hideo Nishino and Shingo Yamazaki: "Analysis of Guided AE Waves for Studying the Environmental Assisted Cracking Utilizing Small Rods"Zairyo to Kankyo (Japanese). 48(11). 733-738 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mikio Takemoto, Ryuji Masaki and Eikichi Tanaka: "Dynamics and Precursor of Delayed Fracture Studied by the Wave form Simulation of 7MHz Acoustic Emission Signals and by the Laser Excited Longitudinal Wave"Zairyo to Kankyo (Japanese). 49-4. 235-242 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mikio Takemoto, Okiharu Tamura and Hiroaki Suzuki: "AE Study of Stress Corrosion Cracking Mechanism of Stainless Steel Foil Using Quantitative Lamb Wave Analysis and Video Images"J. of Acoustic Emission. 16. S178-S185 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Teruyoshi Sato, Mikio Takemoto and Kanji Ono: "Effect of Fracture Dynamics in Thin Plate on the Waveform and Radiation Pattern of the Lamb Waves"Jpn. J. Appl. Phys.. 38. 3193-3200 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Teruyoshi Sato and Mikio Takemoto: "Dynamics of Hydrogen Blistering of a Low Carbon Steel by Lamb Wave Analysis"Zairyo to Kankyo. 48. 371-377 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shinya Fujimoto, Mikio Takemoto, Kanii Ono: "AE Monitoring of Chloride Stress Corrosion Cracking of Austenitic Stainless Steel"Journal of Acoustic Emission,. 12. 63-74 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Fikutoshi Uchida, Hideo Nishino, Mikio Takemoto, Kanji 0no: "Cylinder Wave Analysis for AE source Location and Fracture Dynamics of Stress Corrosion Cracking of Brass Tube"Jounal of Acoustic Emisison. 19. 75-84 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 藍原武志, 竹本幹男: "誘導波解析によるPC鋼棒の遅れ破壊の動的破壊過程"材料. 51-3(掲載決定). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 藍原武志, 竹本幹男: "誘導波解析による低合金中実丸棒の遅れ破壊のダイナミックス"材料試験技術. (査読中).

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 竹本幹男,正木龍士,田中栄吉: "7MHz帯域AE波形シミュレーションとレーザー励起縦波速度モニタリングによる遅れ破壊のダイナミックスと前駆過程"材料と環境. 49-4. 235-242 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 正木龍士,竹本幹男,小野桓二: "AE原波形のための高速音源-シリコングリースのパルスレーザーブレークダウン"非破壊検査. 49・5. 318-324 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] S.Fujimoto,M.Takemoto and K.Ono: "AE Monitoring of Chloride Stress Corrosion Cracking of Austenitic Stainless Steel"Progress of Acoustic Emission. X. 129-134 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] F.Uchida,H.Nishino,M.Takemoto and K.Ono: "Cylinder Wave Analysis for AE Source Location and Fracture Dynamics of Stress Corrosion Cracking of Brass Tube"Progress of Acoustic Emission. X. 141-146 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] H.Nishino,S.Takashina,F.Uchida,M.Takemoto and K.Ono: "Modal analysis of Hollow Cylindrical Guided Wave and Application"Japan, J.Applied Physics. 40. 364-370 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 佐藤輝嘉、竹本幹男: "ラム波の定量解析による薄板低炭素鋼の水素膨れのダイナミックス"材料と環境. 48,6. 371-377 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 竹本幹男、正木龍士、田中栄吉: "7MHz帯域AE波形シミュレーションとレーザ励起縦波速度モニターリングによる遅れ破壊のダイナミックスと前駆課程"材料と環境. (印刷中).

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T.Sato, Y.Mizutani, M.Takemoto and K.Ono: "Effect of Fracture Dynamics in Thin Plate on the Waveform and Radiation Pattern of the Lamb Waves"Japan Journal of Appilied Physiscs. 38. 3193-3200 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2016-04-21  

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