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2015 年度 実績報告書

不完全界面の高効率・高感度な超音波非破壊評価のためのガイド波非線形挙動の解明

研究課題

研究課題/領域番号 25289005
研究機関京都大学

研究代表者

琵琶 志朗  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90273466)

研究分担者 林 高弘  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30324479)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード機械材料・材料力学 / 超音波 / 非破壊評価 / ガイド波 / 不完全界面
研究実績の概要

本研究では、閉口き裂面や接着界面などの不完全界面におけるガイド波非線形挙動の解明を目的としている。平成27年度の取り組みでは主に以下の成果が得られた。
(1)平板中の閉口き裂を模擬するため、二枚のアルミニウム合金平板を端部で突合せ接触させた状態で、可変角ウェッジを介して0次モードラム波を平板に励起し、接触部を透過したラム波波形を測定した。これにより、接触部に加える圧力(接触部の密着度)を変化させた場合のラム波振幅透過率の変化を評価した。測定した透過率からスプリング界面モデルにもとづいて接触部の界面剛性を同定し、接触圧力との関係を明らかにした。さらに、摂動法とハイブリッド有限要素法を用いて、接触部の非線形性によるラム波高調波発生挙動を解析した。この結果、低周波数領域では薄板近似による理論解析が妥当であるが、ラム波固有の挙動として、特定の入射波周波数で高調波振幅が鋭いピークを示すことを理論的に明らかにした。
(2)二枚のアルミニウム合金平板を異なる条件で突合せ接着することにより、界面特性の異なる接着平板試験片を作製し、0次対称および反対称モードラム波の透過率を測定した。スプリング界面モデルを適用して接着界面の界面剛性を同定し、接着条件との関係を明らかにした。これに加えて、ハイブリッド有限要素法を用いて、接着剤層の厚さを考慮した数値解析も行った。その結果、接着時の加圧が不十分な場合、接着剤層と被着体(アルミニウム合金板)との界面を不完全界面としてモデル化する必要があることを示した。また、有限積分法を用いた過渡解析により、不完全接合部におけるラム波透過波形の特徴を明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Resonance of an imperfect joint of plates by the lowest-order symmetric Lamb mode2015

    • 著者名/発表者名
      Naoki Mori, Shiro Biwa
    • 雑誌名

      Journal of the Acoustical Society of America

      巻: 137 ページ: 3139-3148

    • DOI

      10.1121/1.4921610

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Transmission of ultrasonic waves at oblique incidence to composite laminates with spring-type interlayer interfaces2015

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Ishii, Shiro Biwa
    • 雑誌名

      Journal of the Acoustical Society of America

      巻: 138 ページ: 2800-2810

    • DOI

      10.1121/1.4934265

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] ラム波の分散性と高調波発生挙動(解説)2015

    • 著者名/発表者名
      琵琶志朗,松田直樹
    • 雑誌名

      非破壊検査(日本非破壊検査協会)

      巻: 64 ページ: 554-559

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] ガイド波伝搬における高調波発生挙動2016

    • 著者名/発表者名
      琵琶志朗
    • 学会等名
      日本非破壊検査協会 平成27年度第3回材料の非線形現象を利用した非破壊評価研究会
    • 発表場所
      キャンパスプラザ京都(京都市)
    • 年月日
      2016-03-08
  • [学会発表] 平板接触部におけるラム波高調波発生に関する数値解析2015

    • 著者名/発表者名
      森 直樹,琵琶志朗
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2015材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      慶應義塾大学矢上キャンパス(横浜市)
    • 年月日
      2015-11-22
  • [学会発表] CFRP積層板の層間特性評価に向けた斜角入射超音波伝搬挙動の理論的検討2015

    • 著者名/発表者名
      石井陽介,琵琶志朗
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2015材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      慶應義塾大学矢上キャンパス(横浜市)
    • 年月日
      2015-11-22
  • [学会発表] レイリー波における高調波発生挙動の振動子形状依存性2015

    • 著者名/発表者名
      松田直樹,琵琶志朗
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2015材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      慶應義塾大学矢上キャンパス(横浜市)
    • 年月日
      2015-11-22
  • [学会発表] Experimental observation of harmonic generation in Rayleigh waves using a laser Doppler vibrometer2015

    • 著者名/発表者名
      Naoki Matsuda, Shiro Biwa
    • 学会等名
      International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2015
    • 発表場所
      Loisir Hotel Toyohashi (Toyohashi)
    • 年月日
      2015-10-06
    • 国際学会
  • [学会発表] CFRP積層板の超音波透過スペクトルにおけるバンドギャップ発生挙動の理論的検討2015

    • 著者名/発表者名
      石井陽介,琵琶志朗
    • 学会等名
      日本機械学会M&M若手シンポジウム2015 Ise
    • 発表場所
      神宮会館(伊勢市)
    • 年月日
      2015-08-11
  • [学会発表] 平板突合せ接触部でのラム波透過特性に関する検討2015

    • 著者名/発表者名
      森 直樹,琵琶志朗
    • 学会等名
      日本機械学会M&M若手シンポジウム2015 Ise
    • 発表場所
      神宮会館(伊勢市)
    • 年月日
      2015-08-10
  • [学会発表] Effects of interlayer interfacial stiffness on ultrasonic wave propagation in composite laminates at oblique incidence2015

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Ishii, Shiro Biwa
    • 学会等名
      2015 International Congress on Ultrasonics
    • 発表場所
      Arsenal (Metz, France)
    • 年月日
      2015-05-14
    • 国際学会
  • [学会発表] Interaction of Lamb waves with an imperfect joint of plates: reflection, transmission and resonance2015

    • 著者名/発表者名
      Naoki Mori, Shiro Biwa
    • 学会等名
      2015 International Congress on Ultrasonics
    • 発表場所
      Arsenal (Metz, France)
    • 年月日
      2015-05-13
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06  

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