| 研究課題/領域番号 |
13450277
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
平尾 雅彦 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (80112027)
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| 研究分担者 |
市坪 哲 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助手 (40324826)
荻 博次 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助教授 (90252626)
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| キーワード | 繊維強化複合材料 / 弾性定数 / 内部摩擦 / 超音波共鳴 / 電磁超音波 / レーザー振動計 / 弾性異方性 / 高温測定 |
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| 研究概要 |
弾性異方性の強い繊維強化複合材料の全ての独立な弾性定数と内部摩擦を高精度に計測するための電磁超音波共鳴/レーザー計測システムを確立した。固体の自由振動の共鳴周波数は、固体の密度と寸法、そして全ての独立な弾性定数によって決まる。したがって、共鳴周波数を測定することで固体の全ての独立な弾性定数を決定することができる。ただし、これは測定した共鳴周波数の振動モードが既知の場合である、モードの特定が達成されなければ正確な弾性定数を得ることはできない。本年度では、この振動モード特定のために2つの手法を確立した。第一に、電磁超音波共鳴である。ソレノイドコイル内に設置した試料に静磁場を印加しコイルに高周波電流を流して試料表面に渦電流を発生させ、渦電流と静磁場の相互作用によってローレンツ力を生み出す。そしてこれを音源として試料を振動させた。受信は送信の逆効果によって同じコイルで行った。ローレンツ力の方向は、静磁場の方向とコイルに流れる電流の方向によって決まるため、これらの幾何学的な関係を操作して試料内の変位の対称性を操り、その結果、発生する振動モードを選択することができた。第二に、共鳴/レーザ計測である。試料を三本のピン型圧電センサの上に置き、資料を共鳴状態にしておき情報からレーザードップラー振動計によって試料の試料表面の振動変位を計測し、計測した振動パターンを計算と比較することで確実に共鳴モードの特定を行うことに成功した。これら2つの技術により、異方性の強い複合材料の弾性定数を全て決定することができ、その結果、各弾性定数が持つ内部摩擦テンソルの計測も可能となると考えられる。
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