| 研究概要 |
繊維強化プラスチックは軽量かつ高強度であることから航空機などに用いられつつある.プリプレグと呼ばれるシートを積層して製作される積層板の欠陥として,成形時に導入される気泡,衝撃時に発生する層間はく離などが挙げられる.これらの欠陥検出を使用中にも行える技術の確立は安全性確保のために必要不可欠である.
金属材料の超音波による非破壊評価において,材料に直接接触させる従来の圧電センサに代わって非接触で超音波の送受信が可能な電磁超音波センサが利用されるようになってきた.電磁超音波センサはコイルと磁石とから構成され,材料表面の渦電流と静磁場と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.
本研究では,ガラス繊維強化プラスチック(GFRP)のはく離検出を目的とした電磁超音波センサを開発した.GFRPには導電性がなく渦電流が発生しないため,積層板中に埋め込んだコイルとコイル上に置いた磁石とで電磁超音波センサを構成することを提案した.
電磁超音波センサにより板厚方向に伝わるせん断波の送受信が可能であることを圧電センサを用いて確認できたが,送受信ともに電磁超音波センサを用いると誘導電流のために測定不可能であった.そのため,まず,長方形コイルを用いてSH板波の音速測定を行い,誘導電流および送信信号の漏れ信号の処理について検討するとともに音速測定精度を明らかにした.
次に板波の音速が周波数と板厚の積に依存することに着目し,はく離による板厚変化を最低次の対称モード板波の音速変化から検出する手法を提案した.蛇行型コイルを用いた板波用センサを製作し,人工はく離を導入した積層板における板波音速を測定した結果,送信コイルを積層板中央の面に埋め込むことにより対称モードを効率よく送信できるようにすれば,表面近傍に埋め込んだ受信コイルではく離に伴う音速変化を検出できることが明らかになった.
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