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本研究では、3次元き裂測定法として申請者らが開発した電気ポテンシャルCT法の考え方を貫通き裂および表面き裂の形状測定に適用し、これらの簡便な電気ポテンシャル測定法に関する検討を行った。このため、境界要素逆問題数値解析と測定とをバランスさせながら総合的に研究を実施し、以下のような成果を得た。
1.電気ポテンシャルCT法の考えを用いて3次元表面き裂の形状を測定するため、境界要素法に基づく逆問題解析プログラムを作成した。まず、表面き裂を簡易的に半楕円き裂で近似し、そのときの表面長さと深さを、比較的少数個の点の電気ポテンシャル値より推定するスキームを作成した。電気ポテンシャル測定位置と測定精度の定量的関係を感度解析により調べ、少数個の測定点でも比較的精度のよい表面き裂同定が行える条件が最小二乗基準によリ求められるようにした。
2.3次元表面き裂の疲労荷重下の成長の挙動を、電気ポテンシャルCT法によりモニターした。推定結果をビーチマーク法による結果と比較した。その結果、半楕円状の3次元表面き裂については、本研究の方法によりその表面長さ、深さおよび面積が十分の精度で推定できることが明らかとなった。き裂がターンバックを起こしているものについては、表面部の長さよりも表面と平行な方向の最大長さが求められることがわかった。感度解析により推定値の分散が小さいものと予知できた測定点の組み合わせについては、き裂の表面長さと深さが精度よく求められたが、この分散が大きい組み合わせについては実き裂状とかなり異なる形状が推定されており、感度解析が有効であることがわかった。
3.切欠きから発生したき裂を電気ポテンシャルにより測定するときの較正関係について議論し、き裂深さ、切欠き形状および測定点の位置の影響を明らかにした。
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