ラム波の非線形挙動に着目した接着構造の高感度な健全性評価

以兰姆波非线性行为为重点的粘合结构的高灵敏度健康评估

基本信息

批准号：
17H07254
负责人：
森直樹
金额：
$ 1.91万
依托单位：
Ritsumeikan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-08-25 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

薄肉構造を伝わる弾性ガイド波の一種であるラム波を用いた高感度な健全性評価の実現に向けて，平板の重ね接着部とラム波との相互作用について理論解析を実施した．本検討で得られた成果は以下の通りである．1. ラム波の示す非線形挙動を理解するために必要な知見を得るため，重ね接着部におけるラム波の反射・透過特性解析を行った．研究代表者らが突合せ接着および接触部に対して行った検討結果に基づき，接着界面を線形スプリング界面としてモデル化した．ハイブリッド有限要素法による数値解析の結果，低周波数域におけるラム波0次対称（S0）および反対称（A0）モードの反射・透過係数は，接着部の長さおよび接着界面剛性に依存した周波数で極値を取ることが明らかとなった．また，特定周波数のラム波A0モードを入射すると，接着界面両側での変位差が増大した．2. 界面両側での変位差に関して2次の非線形性を有する非線形スプリング界面モデルを接着界面に適用し，重ね接着部におけるラム波の二次高調波発生挙動に対して数値解析を実施した．線形解析で得られた知見を基に，界面変位差が増大する周波数のラム波を入射した場合，接着部で発生する二次高調波の全エネルギー流束は増大する傾向が見られた．しかしながら，重ね接着部の端部で生じる反射・透過の影響により，二次高調波の反射・透過振幅は複雑な周波数依存性を示すことがわかった．界面変位差が増大する周波数と接着部の長さおよび接着界面剛性との関係を含め，今後さらなる検討が必要であると考えている．さらに，理論解析と並行して，超音波測定を実施するための実験系を構築した．斜角探触子を用いた予備実験を行い，透過ラム波の測定が可能であることを確認した．

为了使用羔羊波（一种传达薄壁结构的弹性导向波）进行高度敏感的声音评估，我们对平板的羔羊粘附部分和羊肉波之间的相互作用进行了理论分析。从这项研究中获得的结果如下。 1。为了获得了解羔羊波的非线性行为所必需的知识，我们分析了重叠的粘合剂部分的羔羊波的反射和传递特性。根据研究人员对对接粘附和接触区域进行的研究结果，将粘合剂界面建模为线性弹簧界面。使用混合有限元方法的数值分析表明，低频范围内的羔羊波0阶对称（S0）和反对称（A0）模式的反射和传输系数在取决于粘附部分的长度的频率下极高值和粘合界面的刚度。此外，当羔羊波A0的特定频率入射时，粘合剂界面两侧的位移差会增加。 2。针对界面两侧的位移差的2阶非线性的非线性弹簧界面模型应用于粘合剂界面，并对重叠胶片上的第二次谐波生成羔羊波的行为进行了数值分析。基于从线性分析获得的发现，当具有界面位移差异的频率的羔羊波被入射时，在粘合剂区域产生的第二个谐波的总能量通量往往会增加。然而，发现第二谐波的反射和传播幅度由于重叠粘合剂边缘的反射和透射的影响而表现出复杂的频率依赖性。我们认为，将来需要进一步研究，包括界面位移差增加，粘合剂部分的长度和粘合剂界面的刚度之间的关系。此外，与理论分析并行，构建了用于进行超声测量的实验系统。进行了使用斜角探针的初步实验，以确认可以测量传输羔羊波。

项目成果

期刊论文数量（2）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Transmission characteristics of the S0 and A0 Lamb waves at contacting edges of plates

S0和A0兰姆波在板接触边缘处的传输特性

DOI：
10.1016/j.ultras.2017.06.009
发表时间：
2017
期刊：
Ultrasonics
影响因子：
4.2
作者：
Mills;D. J.;岩手大学宮澤賢治センター・大野眞男・石井正己・岡村民夫・山本昭彦・宮澤明裕・大須賀匠・竹田晃子・小島聡子・田中成行・山本昭彦・木村直弘・アスィェサベルモガッダム・清瀬六朗・高橋在也;竹内麻貴;細尾萌子・田川千尋・大場淳;Naoki Mori and Shiro Biwa
通讯作者：
Naoki Mori and Shiro Biwa

平板の突合せ接触部におけるラム波の透過特性と接触界面剛性

平板对接时的兰姆波传输特性和接触界面刚度