| 研究概要 |
本研究は,構造物内部あるいは接合界面に存在する、線形超音波あるいは放射線等で検出不可能な、微細な不完全結合部(マイクロクラック、キッシングボンドなど)を非破壊的に検出するため,大振幅超音波を入射し不完全接合部の繰返し打撃・摩擦により励起される,2次高調波(入射波周波数の2倍の周波数を持つ波)振幅を計測し,入射波振幅に対する比を2次元画像表示する装置の開発を目的とした.主な研究成果は以下の通りである.
1)従来の固体の非線形超音波計測法と異なり,超音波素子を試験片に貼りつけることなく,市販の大振幅超音波発生装置,超音波センサーを用いて、0.4%以上の2次高調波振幅比(感度は0.1%)を測定する方法を開発した.これにより材料・構造の任意の位置での高調波計測が可能になる。
2)水浸集束センサーを用いて固体接合部に超音波エネルギーを集中させ,発生した高調波を広帯域のハイドロフォンで検出する計測システムを開発し、線形超音波法では界面反射波が検出できない程度の、ごくわずかな拡散接合界面特性の変化を検出できることを実証した。これによって,従来法では不可能であった,高信頼性が要求される航空機ロケット,自動車などの高品位接合部の構造健全性評価が可能となる.
3)閉口疲労き裂面で励起される漏洩表面波の2次高調波を測定することにより,深さが1-2mmのき裂深さを定量的に計測する方法を開発した。これにより圧力容器の開放点検時に閉口しているき裂状欠陥のその場非破壊寸法測定が可能となる。
4)固体材料中あるいは表面に存在するナノメートル程度の隙間を模擬する接触要素を用いて,大振幅超音波によりそれら隙間で励起される2次高調波の発生・伝播状況を可視化する動的有限要素法を開発した.
5)特許【非線形超音波による接合界面健全性評価法及び装置】の出願準備中である.
6)本研究を契機に非線形超音波による材料評価に関する2件の民間との共同研究を実施している。
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