数値解析を用いたパルス励磁渦電流探傷評価手法の高度化

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14550282
• 研究機関: 福山大学
• 研究代表者: 坪井 始 福山大学, 工学部, 教授 (70116482)
• キーワード: 渦電流探傷 / パルス励磁 / 非破壊検査 / 電磁界解析 / 数値解析手法

研究概要

平成14年度は、パルス励磁渦電流探傷の渦電流解析のための三次元過渡電磁界解析手法を確立し、その解析結果の視覚化プログラムを開発した。
まず。開発済みのFORTRAN言語の三次元過渡応答解析プログラムをパルス励磁渦電流探傷の解析に特化した、パルス励磁渦電流探傷用のプログラムを開発した。現在、各辺上にベクトルポテンシャルの未知数を2つ定義する四面体辺要素を用いた三次元電磁界プログラムを使用しているが、計算モデルによっては連立方程式の解法であるICCG法の収束性が悪く、解が得られないことがある。そのため、未知変数にスカラポテンシャルを導入して、ICCG法の収束の速い手法を開発し、実用的な解析プログラムに改良した。
また、計算結果の視覚化プログラムを開発した。開発ずみの視覚化プログラムはX Window用にC言語で開発されているため、より汎用性の高いOpen GLを用いてC++言語で書き直した。また、電磁界のベクトル表示、濃淡表示、そのアニメーション表示など、渦電流探傷の評価に適した視覚化手法の検討を行った。
さらに、開発した三次元過渡応答解析プログラムの評価を行った。評価には、計算モデル及び実験データが公表されているベンチマーク問題としてTEAM WorkshopのProblem 27を用いた。これにより開発したプログラムの妥当性を確認するとともに、計算精度及び適用性の評価を行い、所期の結果を得た。
今年度の成果により、平成15および16年度に計画している、プローブおよび計測法の最適化、パルス励磁法、測定ノイズの除去法等の検討を数値解析によって行うための基礎技術を確立することができた。

研究成果

• [文献書誌] 坪井 始: "残留磁化による傷検出の磁界解析"日本AEM学会第11回MAGDAコンファレンス講演論文集. 238-241 (2002)
• [文献書誌] 坪井 始, 田中始男, 瀬島紀夫: "電磁界解析結果の視覚化プログラムの開発"電気学会静止器・回転機合同研究会資料. SA-02-26,RM-02-62. 25-30 (2002)
• [文献書誌] 坪井 始, 瀬島紀夫, 新田尚史: "パルス励磁渦電流探傷の三次元有限要素解析"電気学会静止器・回転機合同研究会資料. SA-02-53,RM-02-89. 77-82 (2002)
• [文献書誌] Motoo Tanaka, Hajime Tsuboi: "Numerical Techniques in Finite Element Analysis of Eddy Current Testing Problem"International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics. 15・1-4. 9-14 (2002)
• [文献書誌] 坪井 始, 瀬島紀夫: "パルス励磁渦電流探傷問題の有限要素解析"平成15年度電気学会全国大会講演論文集. No.5-096. 149-150 (2003)
• [文献書誌] Hajime Tsuboi, Motoo Tanaka, Norio Seshima: "Dual Mesh Finite Element Method for Eddy Current Problems with Moving Bodies"IEEE Transactions on Magnetics. 39・3(掲載決定). 4 (2003)