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電磁超音波センサを用いたCFRP積層板における層間はく離の非破壊評価

研究課題

研究課題/領域番号 16560077
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関大阪市立大学

研究代表者

山嵜 友裕  大阪市立大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80230382)

研究分担者 元木 信弥  大阪市立大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40221626)
研究期間 (年度) 2004 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2005年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2004年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
キーワードCFRP / 層間はく離 / 非破壊検査 / 板波 / 電磁超音波センサ / 損傷評価
研究概要

炭素繊維強化プラスチック(CFRP)は軽量かつ高強度であるため航空機などに用いられるが,プリプレグシートを重ねて成形した積層板は衝撃により層間はく離が発生すると圧縮強度が著しく低下する.本研究では層間はく離の非破壊評価を目的として電磁超音波センサにより板波音速を測定した.板波は音速が周波数と板厚の積に依存する分散性を示すことから,板厚減少を引き起こす層間はく離を板波音速変化として検出することを試みた.電磁超音波センサはコイルと磁石とから構成され,材料中に発生した渦電流と静磁場の相互作用によるローレンツ力により超音波を発生させる.CFRPはある程度の導電性を有しており,さらに渦電流を発生させやすいと期待される平織りクロスプリプレグを用いた積層板を用いることで本来金属用である電磁超音波センサの適用を可能にした.
電磁超音波センサは従来の圧電センサのように測定対象の表面処理や音響結合剤を必要とせずセンサの走査が容易である反面,変換効率が低い.まず,静磁場を反転させた受信波形の差をとると送信信号の漏れと重畳された状態から板波波形を抽出できること,積層板裏面の受信センサ対向位置に軟鋼ブロックを置くことにより信号強度を向上できることを確認した.さらに電磁石により静磁場を与えて信号増幅を試みたが,十分な静磁場強度は得られなかった.
人工はく離を段階的に導入した積層板において板波の群速度測定を行った結果,各周波数成分の群速度は健全部よりはく離部で大きいことが確認された.伝ぱ距離に対する伝ぱ時間の傾きがはく離部で変化することを利用したはく離評価について検討したが,はく離導入前の群速度とはく離導入後の健全部の群速度が一致しないため十分な精度が得られなかった.ただし,健全であることが既知である領域が存在する場合には,その領域での伝ぱ距離-伝ぱ時間関係を基準としてはく離領域の評価が可能であるといえる.

報告書

(3件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2016-04-21  

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