| 研究課題/領域番号 |
25820170
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| 研究種目 |
若手研究(B)
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| 研究機関 | 秋田大学 |
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研究代表者 |
福田 誠 秋田大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (50507671)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 非線形超音波 / ボルト / ナット / ２次高調波 / 有限要素法 / 接触型音響非線形性 / 圧電振動子 |
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| 研究概要 |
本研究では，有限振幅超音波が金属界面等に入射したとき，非線形振動が生じ，非線形超音波(2次高調波や分調波)が発生するという超音波の非線形性を利用して，ボルト-ナットの締結状態の新しい検査法を開拓している．
非線形超音波はボルトの塑性変形やボルト-ナット間のCAN(接触型音響非線形性)により生じる．発生源に有限振幅超音波を送波し，非線形超音波を発生・伝搬できていることを確認する必要がある．当該年度では，市販の有限要素法を用いたシミュレーション解析ソフトのComWAVEを用いて，超音波伝搬過程にCANを模擬した要素を配置し，２次高調波の発生と伝搬の様子を解析・検討した．その結果，波長とCAN部の長さの関係により，２次高調波の発生と伝搬に違いが見られた．CAN部の長さが波長に対して短い時は，２次高調波が点音源から発生するように拡散していく．そのため，CAN部から離れた位置での２次高調波の検出は難しいが，ある程度広範囲にCAN現象を捉えることが可能である．一方，CAN部の長さが波長に対して長い時は，２次高調波は入射波とほぼ同じビーム幅で伝搬していくことがわかり，比較的遠方での検出も可能であるが，送波振動子，CAN部，受波振動子がほぼ一直線に並んだ状態でないと検出が難しいことが明らかとなった．
解析結果をふまえて，実際のボルト-ナット中をどのように超音波が伝搬し，ボルト-ナットの表面が振動しているかを把握するため，レーザドップラ振動計と自動精密ステージを用いて自動振動計測を行った．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
おおむね計画どおり遂行できているため．
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでは２次高調波超音波を用いて検討してきた．ボルト締結以外の非線形超音波を用いた非破壊検査の分野では，その他の非線形超音波(例えば，分調波や3次高調波)や連続波基本波を利用する検討が行われている．本研究においても，２次高調波以上にボルト締結評価の精度を高められる最適な条件について検討する必要がある．
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