放射音を用いたＣＦＲＰ構造の異物衝突・衝撃損傷モニタリング法の開発

• 研究課題/領域番号: 24656513
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 福永 久雄 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50134664)
• 研究分担者: 胡 寧 千葉大学, 大学院工学研究科, 教授 (60250685) ; 跡部 哲士 東北大学, 大学院工学研究科, 助教 (40586468)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2012年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: CFRP構造 / モニタリング / 衝撃損傷 / 放射音 / 異物衝突

研究概要

本研究では，運用中の航空機ＣＦＲＰ構造に小石等が衝突するときの荷重位置・荷重履歴を，異物衝突時の放射音を用いて非接触・実時間でモニターする手法を確立するとともに、同定した最大衝撃荷重および荷重～時間関係より，ＣＦＲＰ構造の衝撃損傷の有無・大きさを実時間で評価する手法を開発することを目的とした。すなわち、異物衝突時のマイクロホンへの放射音到達時間から異物衝突の位置を判定し、音圧情報より荷重履歴を推定するとともに，同定した荷重履歴より衝撃損傷を評価する非接触・実時間の異物衝突・衝撃損傷モニタリング法を開発し，ＣＦＲＰ積層板およびＣＦＲＰサンドイッチ板により本手法の有効性を検証した。

研究成果

• [雑誌論文] Temperature- dependent Piezoresistivity in An MWCNT /epoxy Nanocomposite Temperature Sensor with Ultrahigh Performance (2013)
  • 著者名/発表者名: Alamusi, Y. Li, N. Hu, L. Wu, W. F. Yuan, C. Chang, Y. Liu, H. M. Ning, J. H. Li, Surina, S. Atobe and H. Fukunaga
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 24 号: 45 ページ: 455501-455501
  • DOI: 10.1088/0957-4484/24/45/455501
  • 査読あり
• [雑誌論文] FRP複合容器に作用する多点衝撃荷重の実験的同定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 跡部哲士,北川剛士,胡寧,福永久雄
  • 雑誌名: 日本複合材料学会誌 巻: 39 ページ: 167-175
  • NAID: 10031196092
  • 査読あり
• [雑誌論文] 放射音を用いたCFRP積層板の実験的衝撃荷重同定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 跡部哲士,小林洸貴,胡寧,福永久雄
  • 雑誌名: 日本航空宇宙学会論文集 巻: 61 ページ: 79-85
  • NAID: 130003382926
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multi-scale Numerical Simulations of Thermal Expansion Properties of CNT- Reinforced Nanocomposites (2013)
  • 著者名/発表者名: Alamusi, N. Hu, J. H. Qiu, Y. Li, C. Chang, S. Atobe, H. Fukunaga, 他8名
  • 雑誌名: Nanoscale Research Letters 巻: 8 ページ: 1-8
  • URL: http://www.nanoscalereslett.com/content/8/1/15
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrasensitive Strain Sensors Made from Metal-coated Carbon Nanofiller/epoxy Composites (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Hu, T. Itoi, T. Akagi, T. Kojima, J. Xue, C. Yan, S. Atobe, H. Fukunaga, 他5名
  • 雑誌名: Carbon 巻: 51 ページ: 202-212
  • DOI: 10.1016/j.carbon.2012.08.029
  • 査読あり
• [雑誌論文] 放射音を用いたＣＦＲＰ積層板の実験的衝撃荷重同定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 跡部哲士、小林洸貴、胡寧、福永久雄
  • 雑誌名: 日本航空宇宙学会論文集 巻: 61 ページ: 79-85
  • NAID: 130003382926
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improved PIezoelectric Properties of Poly(vinylidene fluoride) Nanocomposites Containing Multi-walled Carbon Nanotubes (2013)
  • 著者名/発表者名: H. M. Ning, N. Hu, T. Kamata, J. H. Qiu, X. Han, L. M. Zhou, C. Chang, Y. Liu, L. K. Wu, J. H. Qiu, H. L. Ji, W. X. Wang, Y. Zemba, S. Atobe, Y. Li, Alamusi, H. Fukunaga
  • 雑誌名: Smart Materials and Structures 巻: 22
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adaptive Multimodal Vibration Suppression Using Fuzzy-based Control with Limited Structural Data (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Makihara, C. Kuroishi, H. Fukunaga
  • 雑誌名: Smart Materials and Structures 巻: 22
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrasensitive strain sensors made from metal-coated carbon nanofiller/epoxy composites (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Hu
  • 雑誌名: Carbon 巻: 51 ページ: 201-212
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multi-scale numerical simulations of thermal expansion properties of CNT-reinforced nanocomposites (2013)
  • 著者名/発表者名: Alamusi
  • 雑誌名: Nanoscale Research Letters 巻: 8 ページ: 1-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of PVDF's piezoelectricity by VGCF and MWNT (2013)
  • 著者名/発表者名: L. Wu
  • 雑誌名: Advanced Composite Materials 巻: 22 ページ: 49-63
  • 査読あり
• [雑誌論文] 放射音を用いたCFRP積層板の実験的衝撃荷重同定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 跡部哲士
  • 雑誌名: 日本航空宇宙学会論文集 巻: 61
  • NAID: 130003382926
  • 査読あり
• [雑誌論文] FRP複合容器に作用する多点衝撃荷重の実験的同定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 跡部哲士
  • 雑誌名: 日本複合材料学会誌 巻: 39
  • NAID: 10031196092
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental Study on Mechanical Properties of Epoxy/MWCNT Nanocomposites–Effect of Acid Treatment, Pressured Curing, and Liquid Rubber (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Li, N. Hu, T. Kojima, T. Itoi, T. Watanabe, T. Nakamura, N. Takizawa, T. Inoue, H. Cui, S. Atobe and H. Fukunaga
  • 雑誌名: ASME J. Nanotechnology in Engineering and Medicine 巻: 3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of Piezoelectric Property of Reduced Graphene Oxide (rGO)/Poly (vinylidene- fluoride) Nanocomposites (2012)
  • 著者名/発表者名: Alamusi, J. Xue, L. Wu, N. Hu, J. Qiu, C. Chang, S. Atobe, H. Fukunaga, T. Watanabe, Y. Liu, H. Ning, J.Li, Y. Li, Y. Zhao
  • 雑誌名: Nanoscale 巻: 4 号: 22 ページ: 7250-7255
  • DOI: 10.1039/c2nr32185h
  • 査読あり
• [学会発表] Impact Force Identification of CFRP Stiffened Panels Using Radiated Sounds (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Atobe, Y. Tanaka, N. Hu and H. Fukunaga
  • 学会等名: 15th US-Japan Conf. on Composite Materials
  • 発表場所: Texas, USA
  • 年月日: 2012-10-01
• [学会発表] Impact Force Identification of CFRP Stiffened Panels Using Radiated Sounds (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Atobe
  • 学会等名: 15th US-Japan Conference on Composite Materials
  • 発表場所: アーリントン、米国
• [備考]
  • URL: http://www.ssl.mech.tohoku.ac.jp/