複合材構造の損傷許容設計実現のための光ファイバセンサ監視システム

2008 年度 自己評価報告書

• 研究課題/領域番号: 18106014
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 武田 展雄 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (10171646)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2010
• キーワード: 航空宇宙工学 / 複合材料・物性 / 光ファイバセンサ / モニタリング

研究概要

近年、航空機の軽量化のため、主要一次構造部材にも、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)複合材料を適用されている。しかし、CFRP複合材料の破壊プロセスは複雑であり、センサを構造材料自身に組み込んで、健全性を常時診断できるヘルスモニタリング技術の適用が、構造健全性確保の面から、また、実用メンテナンスコストの削減要求の面からも強く要望されている。本研究では、航空宇宙機を想定した複合材構造の損傷許容設計実現のための光ファイバセンサ監視システムを実用化するための基礎・基盤研究として、まず土台となる「損傷プロセスの観察と定式化」を進めるとともに、「弾性波計測による監視システム」、「分布ひずみ計測による監視システム」両者の適用化に取り組むとともに、両者の特性を組み合わせることで、より信頼性と診断精度の高い監視システムを構築する。

研究成果

• [雑誌論文] Brillouin Spectral Response depending on Strain Non-uniformity within Centimeter Spatial Resolution and its Application to Internal Damage Detection in Large-scaled Composite Structures (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Minakuchi, T. Mizutani, H. Tsukamoto, M. Nishio, Y. Okabe, and N. Takeda
  • 雑誌名: Structural Durability & Health Monitoring (in press)
• [雑誌論文] "Segment-Wise Model"for Theoretical Simulation of Barely Visible Indentation Damage in Composite Sandwich Beams: Part I- Formulation (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Minakuchi, Y. Okabe and N. Takeda
  • 雑誌名: Composites Part A Vol. 39 ページ: 133-144
• [雑誌論文] "Segment-Wise Model" for Theoretical Simulation of Barely Visible Indentation Damage in Composite Sandwich Beams: Part II- Experimental Verification and Discussion (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Minakuchi, Y. Okabe and N. Takeda
  • 雑誌名: Composites Part A 38 ページ: 2443-2450
• [雑誌論文] Damage Identification in a Holed CFRP Laminate Using a Chirped Fiber Bragg Grating Sensor (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Yashiro, T. Okabe and N. Takeda
  • 雑誌名: Compos. Sci. Tech. Vol. 67 ページ: 286-295
• [雑誌論文] Evaluation of Debonding Progress in Composite Bonded Structures Using Ultrasonic Waves Received in Fiber Bragg Grating Sensors (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Okabe, J. Kuwahara, K. Natori, N. Takeda, T. Ogisu, S. Kojima and S. Komatsuzaki
  • 雑誌名: Smart Mater. Struct. Vol.16, No.4 ページ: 1370-1378
• [学会発表] Detection of Barely Visible Impact Damage in CFRP Sandwich Structures by Optical Fiber Based Distributed Strain Measurement (2008)
  • 著者名/発表者名: N. Takeda and S. Minakuchi
  • 学会等名: Proc. 4th Euro. Workshop Struct. Health Monitor.
  • 発表場所: Cracow, Poland
  • 年月日: 20080702-04
• [備考] N. Takeda, Y. Okabe and T. Mizutani,"Damage Detection in Composites Using Optical Fibre Sensors,"Proc. IMechE Part G: J. Aerospace Engineering, Vol. 221, 2007,497-508.
• [備考] N. Takeda, "Recent Development of Structural Health Monitoring Technologies for Aircraft Composite Structures", 26th Cong.Inter. Coun. Aeronautical Sci. (ICAS 2008),Sept. 14-19, 2008, Anchorage, AL, USA.
• [備考] 武田展雄, "次世代宇宙航空機は「生命体」になる!?", Back Up No.27, 平成20年3月1日発行
• [備考] 武田展雄, "皮膚感覚を持つ航空機2020年、実現へ 生命に似た「知的材料なら、損傷が発生してもすぐに感知」", ニュートン ムック, 2006 年6 月20 日発行.
• [備考] 武田展雄, "皮膚のように<感じる>知的材料スマートマテリアル", Regional Development News CHIKAI(東京電力地域開発ニュース), 2006 Vol. 292.
• [備考]
  • URL: http://www.smart.k.u-tokyo.ac.jp