| 研究課題/領域番号 |
20K14682
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分20010:機械力学およびメカトロニクス関連
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| 研究機関 | 滋賀県立大学 |
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研究代表者 |
田中 昂 滋賀県立大学, 工学部, 講師 (60759273)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | 超音波 / 非線形振動 / 損傷検出 / 自励駆動 / 固有振動 / 多点加振 / 分散制御 / 非線形 / 大型構造物 / 分散制御型多点加振 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
疲労き裂や複合材料のはく離などの接触型損傷は，検出が困難な損傷である．接触型損傷を精度よく検出できる手法に非線形波動変調に基づく検出法が提案されている．この手法は，超音波の固有振動を利用することで，精度よく検出できる．一方で，大型構造物では，超音波の固有振動を励起することが困難である．本研究では，自励振動子の同期現象を利用した分散制御型多点加振により大型構造物の固有振動を励起する技術を開発し，自励駆動された超音波の固有振動を用いることで粘性減衰の影響を受けない損傷評価法を実現する．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，分散制御型多点加振法を用いた大型構造物に生じる接触型損傷の検出を実現した．まず，分散制御型多点加振による超音波固有振動の励起技術の開発を行った．局所フィードバック制御を実現するアナログ回路の設計を行い，対象の周波数範囲で制御可能な回路を作成した．多点加振により，超音波固有振動が自動的に励起できることを確認した．次に，大型構造物の超音波固有振動を用いた非線形波動変調に基づく接触型損傷検出を行った．超音波固有振動の周波数が，非線形波動変調に起因する固有振動数変動に追従して変動することを確認した．また，接触型損傷の大きさが大きくなるにつれ，固有振動数変動幅が大きくなることを示した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
大型構造物に生じる疲労き裂やボルト緩みなどは，損傷面が接触しており検出が困難である場合がある．このような接触型損傷を精度よく検出することは，構造物の劣化度合いを正確に評価するために重要である．微小な接触型損傷を精度よく検出する手法の一つに，超音波振動の振幅や位相に生じる変調（非線形波動変調）に基づく手法があるが，大型構造物では超音波固有振動の励起が困難であるため適用できなかった．本研究では，超音波固有振動で自動的に発振し，固有振動モードに合わせて加振力が自動的に調整される分散制御型多点加振を実現し，非線形波動変調に基づく接触型損傷検出法の大型構造物への適用を可能にした．
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