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超音波による密着界面型欠陥の高感度評価のための非線形周波数ミキシングの解明

研究課題

研究課題/領域番号 16H04235
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 機械材料・材料力学
研究機関京都大学

研究代表者

琵琶 志朗  京都大学, 工学研究科, 教授 (90273466)

研究分担者 石井 陽介  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70781706)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2017年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2016年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
キーワード機械材料・材料力学 / 超音波 / 非破壊評価 / 密着界面 / 周波数ミキシング / 高調波
研究成果の概要

固体同士の密着界面における超音波の非線形周波数ミキシング現象を解明するための理論的ならびに実験的研究を行った。具体的には、非線形スプリング界面モデルに基づいて密着界面における周波数ミキシングや高調波発生を解析し、入射波の周波数や入射角、界面の線形・非線形パラメータの影響を明らかにするとともに、理論解析で見出された定性的特徴をアルミニウム合金ブロックの接触界面に対して実験的に検証した。また、材料非線形性による周波数ミキシングや密着欠陥における線形・非線形超音波挙動に関する検討も行った。これらの検討により、周波数ミキシング特性に着目した密着界面型欠陥の評価を行う上での基礎的な知見が得られた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では密着界面における超音波の周波数ミキシングや高調波発生に関して非線形界面モデルに基づく理論解析および実験的検証が行われ、密着界面の線形・非線形パラメータがこれらの非線形超音波特性に与える影響が明らかになるなど、学術的に興味深い成果が得られた。本研究は周波数ミキシングを密着界面型欠陥の非破壊評価に適用するための基礎的検討と位置づけられ、本研究をさらに発展させることで各種の輸送機やプラントの構造健全性を確保するための非破壊欠陥評価法の充実につながることが期待できる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Transmission of Lamb waves across a partially closed crack: Numerical analysis and experiment2019

    • 著者名/発表者名
      Mutsuki Matsushita, Naoki Mori, Shiro Biwa
    • 雑誌名

      Ultrasonics

      巻: 92 ページ: 57-67

    • DOI

      10.1016/j.ultras.2018.09.007

    • NAID

      120006550409

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Numerical study of the second harmonic generation of Lamb waves at an imperfect joint of plates2018

    • 著者名/発表者名
      Naoki Mori, Shiro Biwa, Takayuki Kusaka
    • 雑誌名

      Proceedings of Meetings on Acoustics

      巻: 34 ページ: 030002-030002

    • DOI

      10.1121/2.0000868

    • NAID

      120006708226

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Non-collinear interaction of guided elastic waves in an isotropic plate2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Ishii, S. Biwa, and T. Adachi
    • 雑誌名

      Journal of Sound and Vibration

      巻: 419 ページ: 390-404

    • DOI

      10.1016/j.jsv.2018.01.031

    • NAID

      120006528364

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Harmonic generation and frequency mixing at nonlinear imperfect interfaces2018

    • 著者名/発表者名
      Shiro Biwa
    • 学会等名
      176th Meeting of the Acoustical Society of America
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 固体接触面における斜角入射超音波の高調波発生特性に関する実験的検討2018

    • 著者名/発表者名
      高橋拓也,琵琶志朗
    • 学会等名
      日本機械学会 M&M2018 材料力学カンファレンス
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 等方性弾性平板における非線形三波相互作用の理論解析と数値シミュレーション2018

    • 著者名/発表者名
      石井陽介,琵琶志朗,平岡紘一,足立忠晴
    • 学会等名
      日本非破壊検査協会 第25回超音波による非破壊評価シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 疲労き裂を有する平板におけるラム波伝搬挙動の実験的検討と理論的考察2018

    • 著者名/発表者名
      松下睦生,森 直樹,琵琶志朗
    • 学会等名
      日本非破壊検査協会 安全・安心な社会を築く先進材料・非破壊計測技術シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 三次元スペクトル要素法を用いたき裂を有する平板のラム波伝搬解析2017

    • 著者名/発表者名
      松下睦生,森 直樹,琵琶志朗
    • 学会等名
      日本非破壊検査協会第24回超音波による非破壊評価シンポジウム
    • 発表場所
      東京都立産業技術研究センター青梅本部(東京都江東区)
    • 年月日
      2017-01-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 非線形スプリング界面における斜角入射縦波の二次高調波発生特性2017

    • 著者名/発表者名
      琵琶志朗
    • 学会等名
      第64回理論応用力学講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 板波の非線形三波相互作用に関する理論的検討2017

    • 著者名/発表者名
      石井陽介,琵琶志朗,足立忠晴
    • 学会等名
      日本航空宇宙学会 第54回関西・中部支部合同秋期大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Three-dimensional analysis of Lamb wave propagation in a plate with a crack by the spectral element method2016

    • 著者名/発表者名
      Mutsuki Matsushita, Naoki Mori, Shiro Biwa
    • 学会等名
      Asia-Pacific Conference on Fracture and Strength 2016
    • 発表場所
      富山国際会議場(富山市)
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] Nonlinear Ultrasonic and Vibro-Acoustical Techniques for Nondestructive Evaluation (Chapter 7: Second-harmonic generation at contacting interfaces)2019

    • 著者名/発表者名
      Shiro Biwa
    • 総ページ数
      37
    • 出版者
      Springer Nature Switzerland AG
    • ISBN
      9783319944746
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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