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2012 年度 実績報告書

多入力圧電繊維アクチュエータを用いたスマート複合材構造の損傷モニタリング

研究課題

研究課題/領域番号 23760094
研究機関信州大学

研究代表者

亀山 正樹  信州大学, 工学部, 准教授 (30302178)

キーワードヘルスモニタリング / ラム波 / 金属コア入り圧電ファイバ / 圧電繊維アクチュエータ / 損傷同定 / フェイズドアレイ技術 / 波伝播特性解析 / 複合材料
研究概要

初めに、多入力圧電アクチュエータ素子としての金属コア入り圧電ファイバ/導電性エポキシ樹脂複合材料の試作を行うとともに、同複合材料、およびそれを模擬した複数の圧電繊維複合体(MFC)を用いて低剛性の平板を対象とした励振実験を行い、提案する損傷モニタリングシステムで用いる圧電アクチュエータ素子の作製方法、およびアクチュエーション機能の検証を行った。
次に、無損傷のアルミニウム合金平板を対象として、平板表面に貼付した複数の圧電アクチュエータ素子に同位相のサインバースト波電圧を印加して発生させたラム波の伝播特性について、数値シミュレーション、および実験による検討を行った。数値計算結果を通じて、複数の圧電アクチュエータ素子を用いて発生させたラム波の伝播特性に指向性が生じていることが確認できた。また、実験結果を通じて、素子間の個体差、アクチュエータ・センサの配置誤差、等がラム波の伝播特性におよぼす影響はあるものの、数値計算結果と同様に複数の圧電アクチュエータ素子を用いて発生させたラム波の伝播特性に指向性が生じていることが確認できた。
また、指向性を有するラム波の進行方向を電子的にステアリングすることを目的としたフェイズドアレイ技術の適用による損傷同定の効率化・高精度化の可能性を検討するために、損傷を模擬した円孔、あるいは貫通き裂を有するアルミニウム合金平板を対象として、平板表面に貼付したMFCアクチュエータとPZT圧電センサを用いたラム波伝播特性に基づく損傷検出に関する数値シミュレーション、および実験を行った。数値計算結果、および実験結果を通じて、MFCの繊維方向、すなわち指向性を有するラム波の進行方向と損傷の位置が損傷からの反射波の特性に大きな影響をおよぼし、損傷からの反射波を用いた損傷同定において有用な情報となり得ることが確認できた。

  • 研究成果

    (1件)

すべて その他

すべて 学会発表 (1件)

  • [学会発表] 複数の圧電アクチュエータ素子により発生させたラム波の伝播特性

    • 著者名/発表者名
      田中佑樹・亀山正樹・小澤祥輝
    • 学会等名
      日本機械学会北陸信越支部第50期講演会
    • 発表場所
      福井大学

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公開日: 2014-07-24  

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