| 研究実績の概要 |
円環型微分干渉照明を用いたコーシーの積分定理にもとづく欠陥検出の原理を確立し, 新たな原理に基づく非破壊検査手法を提案することを目的として研究を実施した。近年多くの構造材に用いられるCFRP板材に対しては, ガイド波による非破壊検査手法が様々な研究者らによって提案がされている. しかし, ガイド波の多くは分散性の波であり, 亀裂や剥離, 腐食箇所からの散乱波を捉えることが難しいという問題点がある. その理由は, 音速が周波数と板厚によって変化するため波面の進行とともに入射パルスの形状が崩れるからである. さらにCFRPでは枚数や配向の違いによって弾性率(テンソル量)が変化するため, 均質な等方性弾性体の場合と比較して精密な欠損像の再構成が困難であった. そこで本研究では, 周波数や音速に影響されずに欠損を検出できる手法を開発した. 板材中に微小な欠損がある場合, 外部から超音波が照射されると, 欠損で照射された波が散乱される. この散乱波が従う時空間微分方程式を考察した. 本研究では, 極座標系での波動方程式に着目し, これを1次のベクトル微分方程式の積に因数分解を行っている. その結果, 点波源から円環状に波面が広がっていく事象を記述する点波源拘束偏微分方程式を導出するに至った. さらにこの偏微分方程式より, 波源近傍での位相速度ベクトル場のダイバージェンスが, 波動場の法線方向の変位, その変位の勾配の関数で表現できることを明らかにした. 位相速度ベクトル場のダイバージェンスの値は, 波源の近傍で極端に大きな値を示す. その結果,ダイバージェンスの値の分布を映像化することにより, 波源すなわち欠損のシルエットを映像化することができる. 本手法を, 人工的に作成した欠損のある板材の非破壊検査に適用した結果, 提案手法がCFRP中の欠損検出に適用できることが確認された.
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