| 研究課題/領域番号 |
19K14842
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| 研究機関 | 福井大学 |
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研究代表者 |
松田 直樹 福井大学, 学術研究院工学系部門, 准教授 (90756818)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 弾性波散乱 / 共鳴散乱 / 非線形伝搬現象 / 積層構造物 |
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| 研究実績の概要 |
超音波伝搬に伴う非線形性を用いる非線形超音波法は，従来用いられてきたき裂面での超音波の反射特性とは異なる新しい原理に基づく非破壊評価手法である．本手法を用いることで，従来不可能であった繊維強化複合材料における繊維－母材界面のはく離の評価法の開発が期待できる．本課題では複合材料での非破壊評価への応用を狙って，繊維強化複合材料における高調波の発生・伝搬挙動を明らかにすることを目的とした．
昨年度は予定を変更して，ばね界面を有する円柱上の弾性波共鳴散乱理論について理論的な検討を行い，その結果，円柱－母材界面が完全に接着したモデルだけでなく，ばね界面を円柱－母材界面に有するモデルにおいても，共鳴散乱理論が展開されることを示した．本年度はそれらの結果をもとに，共鳴散乱理論によって予想される周波数において後方散乱波の振幅が急峻に低下する現象を実験的に検討した．円柱－母材間に接触界面を有するモデル実験系を構成するために，アルミニウム合金製ブロックに高精度に穴を加工し，その穴に鋼製のピンゲージを圧入した試験片を用いて弾性体内部の円柱による後方散乱波を測定した．その振幅スペクトルを数値解析結果と比較することで，アルミニウム合金母材と鋼円柱の接触面剛性を評価した．さらにその接触面剛性を有するばね界面モデルによる後方散乱波の周波数特性は，4.2 MHz付近の共鳴散乱現象を再現するなど，完全接着モデルに比べて試験片をより適切にモデル化していることを示した．さらに，2021年度は本検討をもとに，積層板全体での高調波発生挙動の実験的評価を行った．しかし，コロナ対策を行いながらの実験により，実験計画全体が遅延していた上に，使用しているパルサー・レシーバーに不具合が生じ，得られた結果が誤っている可能性があることが明らかになったため，3年間の予定を延長することとした．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本課題では，複合材料を構成する個々の材料の材料非線形特性や繊維－樹脂界面での非線形特性が弾性波の非線形伝搬挙動に与えるメカニズムを明らかにするため，2段階に分けて検討を行ってきた．すなわち，A．個々の材料の弾性波伝搬に伴う，微小な繊維－母材界面で生じる非線形特性のモデル化と，B．上記の非線形性の集積が弾性波非線形伝搬挙動に影響を与えるメカニズムの解明の２点である．特に2020年度までにＡを中心としておこなってきた．本年度は，１．単一の繊維の界面における高調波の散乱の実験的検討，２．積層板全体での高調波発生挙動に関する実験的な検討の２点について主に検討した．１は上記のAに相当し順調に課題を遂行したと考える．２はＢに相当する検討であるが，上記の通り，コロナによる実験計画の遅延および使用しているパルサー・レシーバーの不具合により，検討が十分に行われていない．そこで2021年度は当初の計画にくらべてやや遅れていると判断している．
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| 今後の研究の推進方策 |
年度早期に不具合のあったパルサー・レシーバーを購入し，積層構造全体での高調波発生挙動に関する実験を行う．これにより，本研究課題の完遂を目指す．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
コロナ対策を行いながらの実験により，実験計画全体が遅延していた上に，使用しているパルサー・レシーバーに不具合が生じ，得られた結果が誤っている可能性があることが明らかになったため，3年間の予定を延長することとした．
2022年度早期に不具合のあったパルサー・レシーバーを購入し，積層構造全体での高調波発生挙動に関する実験を行う．これにより，本研究課題の完遂を目指す．
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