2016 Fiscal Year Annual Research Report
熱応力と表面波フェーズドアレイによる閉じた表面き裂の非線形超音波映像法の創出
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15H04139
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小原 良和 東北大学, 工学研究科, 助教 (90520875)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山中 一司 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (00292227)
三原 毅 東北大学, 工学研究科, 教授 (20174112)
辻 俊宏 東北大学, 工学研究科, 助教 (70374965)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 非破壊検査 / 閉じたき裂 / 超音波フェーズドアレイ / 表面波 / 熱応力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
構造物の表面波は最も欠陥が発生しやすいため、表面き裂の高精度計測が信頼性保障の要である。しかし、発生初期の表面き裂は閉じていることが多く、超音波を透過してしまうため、従来法では検出できない。そこで、これまで開発してきた閉じたき裂の映像法を飛躍的に発展させ、世界に先駆けて「熱応力と表面波フェーズドアレイの融合による閉じた表面き裂の非線形超音波映像法」を創出し、閉じた表面き裂の検出感度の飛躍的向上と長さの高精度計測を実現することを目的とする。本年度は下記3項目を実施した。
1.界面での屈折を考慮した映像化アルゴリズムの実装：表面波フェーズドアレイによる非線形長ンパ映像法では、くさびと試験片の2相界面の屈折を3次元的に考慮する必要がある。昨年度は、これまで分調波フェーズドアレイ映像法の開発で蓄積してきた映像化アルゴリズムを3次元に拡張し、適切な入射点を設定し、フェルマーの原理の導入により遅延則を定式化した。本年度はこれをFortranのプログラムで実装し、高密度ポリスチレンで試作した楔を用いて、表面スリット欠陥でのその映像化性能の妥当性、および高分解能性を検証した。
2.熱応力負荷方法の検討：これまで蓄積してきた技術基盤を発展させ、最適な冷却範囲の制御治具を作製した。特に、熱応力が最大になる配置について検討した結果、拘束が無い試験片に対しては、厚み方向の温度分布を利用した曲げ応力の利用が有効であることが分かった。また、実機構造物のような左右の拘束がある試験片に対しては、厚み方向全体の冷却による引張応力負荷が有効であることが分かった。
3.閉じたき裂試験片の作製：航空機部材で使用されるアルミニウム合金、発電所で使用されるステンレス鋼などの金属材料への閉じ疲労き裂の作製を行った。疲労条件制御に加えて、オーブンでの熱処理によるき裂閉口現象も表面波フェーズドアレイで確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の予定通り、進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度試作した表面波用アレイ探触子と映像化アルゴリズムを実用に近付けるため、ユーザーフレンドリーなインタフェースのプログラムも作成する。また、今年度検討した熱応力負荷法と表面波フェーズドアレイを閉じたき裂試験片に適用し、その有効性を実証する。
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Research Products
(19 results)
