薄板構造における非線形三波相互作用の解明と新しい超音波非破壊評価原理への展開

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K14557
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 機械材料・材料力学
• 研究機関: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 石井 陽介 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70781706)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 三波相互作用 / 板波 / 材料非線形性 / 摂動解析 / 動的有限要素解析 / 超音波非破壊評価

研究成果の概要

本研究では，理論解析，数値解析，実験により，板波の非線形三波相互作用（平板中で二つの超音波が交差したときに応力-ひずみ関係の非線形性により和・差周波数を有する第三の波が生じる現象）に関する基礎的知見を得ることを目的としている．
昨年度と今年度の研究を通じて，非線形三波相互作用により生じる第三波の発生挙動の理論的解明，数値シミュレーションによる妥当性評価，実験による実証を行い，非線形三波相互作用を用いた新しい非破壊評価原理の確立につながる理論的基盤を構築することができた．

自由記述の分野

超音波による非破壊評価

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年，発電所といった薄板構造からなる大型構造物の高経年化，特に金属疲労が問題視されており，国民の安全性を保障するための超音波非破壊評価の重要性が増している．特に，疲労の早期段階（主き裂発生前の塑性ひずみの蓄積段階）などのように明示的な波動散乱を伴わない場合には従来法による損傷評価が困難であることが指摘されており，それらを検出可能な評価手法の確立が喫緊の課題となっている．本研究で着目した板波の非線形三波相互作用は疲労の早期段階を高感度で捉えられる可能性を秘めており，本研究で得られた知見は今後薄板構造の新しい非破壊評価法を構築する際の理論的基盤になると期待される．