2007 Fiscal Year Annual Research Report
界面接触・弱接合効果による非線形超音波特性の定量評価と微視力学的・波動論的解析
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18560079
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
琵琶 志朗 Kyoto University, エネルギー科学研究科, 准教授 (90273466)
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| Keywords | 超音波 / 接触界面 / 高調波 / 非線形特性 / 接触面剛性 / レーザドップラー振動計測 / バースト波 / ラム波 |
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| Research Abstract |
各種機械システムにおける接触・接合部、エネルギー機器構造物に生じる部分接触き裂、複合材料構造で生じる界面損傷・はく離など、接触界面や弱接合部が呈する非線形超音波特性を定量評価するとともに、これに理論的裏づけを与えることによって非破壊評価の高度化に資することを目的として研究を行った。平成20年度の成果は次の2点にまとめられる。
(1)レーザドップラー振動計測との対比によって圧電探触子の出力感度における周波数特性を補正することにより、固体接触面へのバースト波垂直入射で発生した二次高調波と基本波の振幅比を定量的に求め、その接触圧力依存性、入射波振幅依存性を明らかにした。また、同じ接触面に対するパルス反射率計測から接触面剛性の非線形性を同定し、そこから非線形界面モデルに基づいて導出した摂動解析結果を用いて計算した二次高調波/基本波振幅比と上記実験結果を比較し、結果の妥当性を示した。これにより、非線形界面モデルに基づいて接触界面の非線形超音波特性を理解することができることを明らかにした。
(2)アルミニウムブロックで挟み込んで加圧接触させたアルミニウム板にラム波バースト波を伝搬させ、レーザドップラー振動計により伝搬波形を計測し、固体接触によるラム波伝搬の線形および非線形特性を実験的に調べた。この結果、伝搬波形の基本波成分は接触圧力の増加とともに減少すること、固体ブロックとの接触部を透過したラム波には2次、3次の高調波成分が含まれ、接触圧力とともに顕著に変化することを見出した。これにより、バルク波だけでなく、ラム波などガイド波の非線形特性に着目した接触状態評価の可能性が示された。
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