| 研究概要 |
本研究は,非線形性を有する損傷部位を内包する構造システムにおいて,構造物中を伝播する波動を用いて,損傷の程度,損傷部位の位置,損傷部位の非線形特性などを同定する手法を確立することを目的とするものである.本年度は,(1)波動による非線形損傷の特徴付けに基づくパッシブ損傷検出,(2)波動の変調に基づくアクティブ損傷検出の技術を発展させ,波動による非線形損傷検出の基本技術を確立することを目指した.
(1)1次元構造物上の既知な位置にある非線形損傷部の非線形復元力特性を,遠隔位置に置いたアレイセンサで計測した波動成分から再構成する手法を提案した,ガタを有するサポートによって支持された配管を想定して,ギャップを介して中間支持されたはりの中間支持条件を遠隔同定する実験を行った.センサアレイで計測した加速度応答から提案した手法によって支持部の変位と支持反力を推定し,両者の関係からガタの存在とギャップ長を同定することに成功した.
(2)非線形波動変調法に基づく損傷検出手法を低サイクル疲労き裂の検出と進展のモニタリングに適用し,実用的な損傷評価手法の検討を行った.鋼製のはりに放電加工により片側切り込みを入れたものを試験片とし,動的繰り返し荷重を与えてき裂を進展させる実験を行った.試験片には2枚の圧電素子を貼付し,疲労進展実験を周期的に中断して非線形波動変調法によるき裂検出を行った.受信側の圧電素子で観測される波形の高周波成分から振幅変調に関する情報を,低周波成分から構造振動に関する情報を抽出し,両者の関係を調べた.その結果,波動変調量は構造物振動の状態変数を独立変数,損傷度をパラメータとする非線形関数(変調曲面)で記述され,変調曲面は2次曲面でよく近似できることを明らかにした.また,変調曲面の微分幾何学的特徴量(勾配や曲率など)と損傷度が高い相関を持っことがわかった.
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