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J-GLOBAL ID：201802233578613164   整理番号：18A1499314

レーザースキャンによる音響異方性を有するCFRP中の超音波の可視化と弾性スティフネスの推定

VISUALIZATION OF ULTRASONIC WAVE IN CFRP WITH ACOUSTIC ANISOTROPY USING LASER SCANNING AND ESTIMATION OF ELASTIC CONSTANTS

著者 (6件)： 溝上尚弥 (愛媛大学大学院 理工学研究科生産環境工学専攻) ,  中畑和之 (愛媛大学 理工学研究科生産環境工学専攻) ,  黄木景二 (愛媛大学大学院 理工学研究科生産環境工学専攻) ,  堤三佳 (愛媛大学大学院 理工学研究科生産環境工学専攻) ,  森亜也華 (群馬大学 大学院理工学府環境創生部門) ,  斎藤隆泰 (群馬大学 大学院理工学府環境創生部門)
資料名： 土木学会論文集 A2(応用力学)(Web)  (Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. A2 (Applied Mechanics) (Web))
巻： 73  号： 2  ページ： I_115-I_124(J-STAGE)  発行年： 2017年 
JST資料番号： U0102B  ISSN： 2185-4661  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： 日本 (JPN)  言語： 日本語 (JA)

抄録/ポイント： 炭素繊維補強樹脂(CFRP)の品質や安全性を担保するために,超音波検査技術の高度化が望まれている.CFRPは炭素繊維を織り込んだ薄いシートを任意の角度で積層して成形されるため,用途や要求性能に合わせて専用設計が必要となる.このとき,材料異方性が発現することになり,超音波の伝搬速度が方向によって異なるため,事前にこの特性を把握することが肝要である.超音波探傷におけるCFRPの数理モデルと波動伝搬解析技術の構築を見据えて,その際の基本的なパラメータである弾性スティフネスを精度良く求める技術を開発することが本研究の目的である.ここでは,レーザー超音波法を用いて超音波伝搬時の面外変位を各点で計測し,その全波形を時空間フーリエ変換することで位相速度を抽出する.位相速度と弾性スティフネスはChristoffel方程式を用いて陽な形で表すことができる.ここでは,複数の方向の位相速度から一方向強化CFRPの5つの独立な弾性スティフネスを求める最適化問題を構築し,最小二乗法によってこれを求める.得られた弾性スティフネスを圧縮試験で得られた結果と比較する.また,この弾性ティフネスをもとに数理モデルを作り,時間領域の有限要素解析を実行する.数値的に得られた群速度と可視化から得られた群速度とを比較し,本手法によって求めた弾性スティフネスの妥当性について示す.(著者抄録)

シソーラス用語： *炭素繊維強化プラスチック ,  超音波検査 ,  改変 ,  *光走査 ,  *超音波 ,  *異方性 ,  *音響 ,  *可視化 ,  *剛性 ,  *弾性 ,  超音波探傷 ,  解析 ,  波動伝搬 ,  技術
準シソーラス用語： 炭素繊維補強樹脂 ,  高度化 ,  *レーザスキャン ,  *音響異方性 ,  弾性スティフネス ,  波動伝搬解析技術

著者キーワード (6件)： carbon fiber reinforced plastic (CFRP) ,  wavefield visualization ,  time-space Fourier transform ,  elastic stiffness constants ,  laser ultrasonics ,  finite element analysis

分類 (2件)： 機械的性質  (YH02022L) ,  その他の紡糸・製糸  (YM03050G)

引用文献 (16件)：

• R. M. Chiristensen (著):岡部朋永・矢代茂樹(訳),複合材料の力学,共立出版,2015.
• C. Hellier: Handbook of Nondestructive Evaluation, Second Edition, McGraw-Hill, United State of America, 2012.
• W.N. Reynolds: Physical Properties of Graphite, Elsevier Publishing, Amsterdam, 1968.
• 松本 勗,堤 寿一:合板の動的弾性に関する研究(第1報)静的ヤング率と動的ヤング率について,木材学会誌,Vol.14, No.2, pp.65-69, 1968.
• Y. Mizutani, M. Takemoto: A simplified elastic stiffness estimation of unidirectional carbon-fiber-reinforced coupon using the in-plane velocity anisotropy of Lamb waves, Jpn. J. Appl. Phys., Vol.37, pp.3110-3115, 1998.

タイトルに関連する用語 (9件)： レーザースキャン ,  音響 ,  異方性 ,  CFRP ,  音波 ,  可視化 ,  弾性 ,  スティフネス ,  推定