Analysis of wave propagation in anisotropic materials and application to NDE

各向异性材料中的波传播分析及其在无损检测中的应用

基本信息

项目摘要

Dynamic behaviors of elastic waves in anisotropic media are much different from those in isotropic media since elastic wave speeds depend on the directions of wave propagation. It is, therefore, necessary to develop the analysis for scattering and propagation of elastic waves for quantitative ultrasonic nondestructive evaluation for anisotropic materials. In this paper, numerical and experimental approaches are pursued to investigate the effect of anisotropy on the characteristics of elastic waves and are applied to the ultrasonic testing to detect quantitatively a defect in a thick anisotropic plate. The main results are obtained as follows: 1. The program code is developed to analyze the dynamic behaviors of elastic waves by a volumetric defect in an anisotropic solid of infinite extent. The method is based on a time domain boundary integral equation in conjunction with a collocation point method. Numerical results are visualized for scattering and propagation around defects subjected to various conditions of incident waves and material constants. 2. A boundary integral equation method is also developed for the scattering problem by a crack in an anisotropic solid, where the hypersingular integrals are regularized using the Galerkin method. 3. Ultrasonic experiments with angled beam transducers are carried out for a thick steel plate with artificial cylindrical defects. It is shown that as the incident wave angle increases, the effect of anisotropy increases, which implies that the accuracy of the nondestructive testing may decrease unless appropriate remedy is given. 4. All processes of ultrasonic experiments including incidence, scattering and radiation are numerically simulated. Good agreement is obtained between theory and experiment, which will give useful information for quantitative ultrasonic evaluation for anisotropic materials.
各向异性介质中弹性波的动态行为与各向同性介质中的动态行为有很大不同,因为弹性波速度取决于波传播的方向。因此,有必要发展弹性波的散射和传播分析方法,对各向异性材料进行定量超声无损评价。本文采用数值和实验方法来研究各向异性对弹性波特性的影响,并将其应用于超声检测以定量检测各向异性厚板中的缺陷。主要研究结果如下: 1.开发了程序代码来分析无限范围各向异性固体中体积缺陷引起的弹性波的动力行为。该方法基于时域边界积分方程和搭配点法。在各种入射波和材料常数条件下,缺陷周围的散射和传播的数值结果可视化。 2.针对各向异性固体中裂纹的散射问题,还提出了边界积分方程方法,其中超奇异积分采用伽辽金法进行正则化。 3.对具有人工圆柱形缺陷的厚钢板进行斜波束换能器超声实验。结果表明,随着入射波角度的增加,各向异性的影响增加,这意味着除非采取适当的补救措施,否则无损检测的精度可能会降低。 4.对超声波实验的入射、散射、辐射等全过程进行数值模拟。理论与实验取得了良好的一致性,为各向异性材料的定量超声评价提供了有用的信息。

项目成果

期刊论文数量(23)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
桂健太郎,廣瀬壮一: "弾性波動の散乱特性に及ぼす異方性の影響"第27回土木学会関東支部技術研究発表会概要集. (2000)
Kentaro Katsura、Soichi Hirose:“各向异性对弹性波散射特性的影响”第 27 届日本土木学会关东分会技术研究报告摘要集(2000 年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
S. Hirose: "Dynamic analysis for a crack in anisotropic elastic solid"Proc. 16th Japan National Symp. on Boundary Element Methods, JACOME. 16. 13-17 (1999)
S. Hirose:“各向异性弹性固体中裂纹的动态分析”Proc。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
S. Hirose: "Simulation of ultrasonic wave scattering and inverse analysis using integral equations"J. Japanese Soc. Non-destructive Inspection. 47. 300-306 (1998)
S. Hirose:“利用积分方程模拟超声波散射和反分析”J。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
廣瀬壮一: "異方弾性体中のき裂に対する動的解析"境界要素法論文集. 第16巻. 13-17 (1999)
Soichi Hirose:“各向异性弹性体裂纹的动态分析”边界元法论文,第 16 卷,13-17 (1999)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
S.Hirose and K.Katsura: "Elastic wave scattering by various defects in anisotropic materials"Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation. 第19巻. (2000)
S. Hirose 和 K. Katsura:“各向异性材料中各种缺陷引起的弹性波散射”定量无损评估进展回顾第 19 卷(2000 年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

HIROSE Sohichi其他文献

ESTIMATION OF WATER PONDING ON STEEL PLATE ATTACHED TO THE BOTTOM SURFACE OF REINFORCED CONCRETE SLAB OF HIGHWAY BRIDGES
公路桥梁钢筋混凝土板底面附着钢板积水估算
  • DOI:
    10.2208/journalofjsce.8.1_144
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    TACHIBANA Hajime;HIROSE Sohichi;FURUKAWA Akira;NAKAMOTO Keisuke
  • 通讯作者:
    NAKAMOTO Keisuke
深層学習を用いた異方性弾性体中の欠陥形状再構成
使用深度学习重建各向异性弹性体的缺陷形状
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    TAKEDA Haruhiko;SAITOH Takahiro;HIROSE Sohichi;斎藤隆泰・松原江里・廣瀬壮一;斎藤隆泰・石黒明日海・木本和志・中畑和之;竹田晴彦・福島輝宙・斎藤隆泰;斎藤隆泰;中島未椰・塚越勇真・斎藤隆泰・加藤毅;中島未椰・斎藤隆泰・加藤毅;斎藤隆泰・笹岡真次・川上真穂・廣瀬壮一;斎藤隆泰;斎藤隆泰;中畑和之・中村悠人・丸山泰蔵・斎藤隆泰;笹岡真次・斎藤隆泰・廣瀬壮一;豊田哲志・斎藤隆泰・加藤毅・廣瀬壮一;中島未椰・小西裕貴・斎藤隆泰・加藤毅;斎藤隆泰・豊田哲志・中畑和之;豊田哲志・斎藤隆泰・中畑和之;斎藤隆泰・笹岡真次・廣瀬壮一;斎藤隆泰
  • 通讯作者:
    斎藤隆泰
データサイエンスの応用力学への応用 -順解析から逆解析まで-
数据科学在应用力学中的应用——从正向分析到逆向分析——
  • DOI:
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    TAKEDA Haruhiko;SAITOH Takahiro;HIROSE Sohichi;斎藤隆泰・松原江里・廣瀬壮一;斎藤隆泰・石黒明日海・木本和志・中畑和之;竹田晴彦・福島輝宙・斎藤隆泰;斎藤隆泰
  • 通讯作者:
    斎藤隆泰
トポロジー感度とSH板波を用いた薄板表面き裂の逆散乱解析
利用拓扑灵敏度和 SH 板波对薄板表面裂纹进行逆散射分析
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    TAKEDA Haruhiko;SAITOH Takahiro;HIROSE Sohichi;斎藤隆泰・松原江里・廣瀬壮一;斎藤隆泰・石黒明日海・木本和志・中畑和之
  • 通讯作者:
    斎藤隆泰・石黒明日海・木本和志・中畑和之
レーザー超音波を用いた一方向CFRPの弾性定数の推定
使用激光超声估算单向 CFRP 的弹性常数
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    TAKEDA Haruhiko;SAITOH Takahiro;HIROSE Sohichi;斎藤隆泰・松原江里・廣瀬壮一;斎藤隆泰・石黒明日海・木本和志・中畑和之;竹田晴彦・福島輝宙・斎藤隆泰;斎藤隆泰;中島未椰・塚越勇真・斎藤隆泰・加藤毅;中島未椰・斎藤隆泰・加藤毅;斎藤隆泰・笹岡真次・川上真穂・廣瀬壮一;斎藤隆泰;斎藤隆泰;中畑和之・中村悠人・丸山泰蔵・斎藤隆泰;笹岡真次・斎藤隆泰・廣瀬壮一;豊田哲志・斎藤隆泰・加藤毅・廣瀬壮一;中島未椰・小西裕貴・斎藤隆泰・加藤毅;斎藤隆泰・豊田哲志・中畑和之
  • 通讯作者:
    斎藤隆泰・豊田哲志・中畑和之

HIROSE Sohichi的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('HIROSE Sohichi', 18)}}的其他基金

Optimization of multi-channel measurement system for nondestructive evaluation
无损评估多通道测量系统优化
  • 批准号:
    19K21987
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 2.24万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Development of efficient concrete materials and structures in conjunction with active NDE
结合主动无损检测开发高效混凝土材料和结构
  • 批准号:
    24246078
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 2.24万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
NON-CONTACT NONDESTRUCTIVE TESTING METHODS FOR INNOVATIVE MONITERING OF CIVIL ENGINNERING STRUCTURES
土木工程结构创新监测的非接触式无损检测方法
  • 批准号:
    21360211
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 2.24万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Highly Accurate Material Evaluation Using Acoustic Wave Measurement in Small Size Bore Holes
在小尺寸钻孔中使用声波测量进行高精度材料评估
  • 批准号:
    18360213
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 2.24万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Research on nondestructive evaluation of inhomogeneous and anisotropic materials using highly accurate ultrasonic measurement
高精度超声波测量非均匀各向异性材料无损评价研究
  • 批准号:
    15360234
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    $ 2.24万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Development of simulator of ultrasonic waves in inhomogeneous and anisotropic body
非均匀各向异性体超声波模拟器的研制
  • 批准号:
    13555128
  • 财政年份:
    2001
  • 资助金额:
    $ 2.24万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Development of quantitative low frequency ultrasonic testing and its application to nondestructive evaluation of concrete structures
定量低频超声检测的发展及其在混凝土结构无损评价中的应用
  • 批准号:
    12450182
  • 财政年份:
    2000
  • 资助金额:
    $ 2.24万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Development of ultrasonic nondestructive evaluation for large and complex structural members
大型复杂结构构件超声无损检测研究进展
  • 批准号:
    10555156
  • 财政年份:
    1998
  • 资助金额:
    $ 2.24万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B).
Development of grobal ultrasonic nondestructive testing methods using surface waves and Lamb waves
表面波和兰姆波全球超声无损检测方法的开发
  • 批准号:
    07555636
  • 财政年份:
    1995
  • 资助金额:
    $ 2.24万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
A Study on Dynamics of Seismic Source or Crack
震源或裂缝动力学研究
  • 批准号:
    60550321
  • 财政年份:
    1985
  • 资助金额:
    $ 2.24万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)

相似国自然基金

表面涂层材料界面裂纹弹性波散射及材料动力学响应的边界元法研究
  • 批准号:
    12372199
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    52 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于无奇异间接边界元法的海域复杂场地对地震波的三维散射研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
半空间多尺度多媒质目标电磁散射精确高效建模方法研究
  • 批准号:
    61901036
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    26.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于快速多极边界元法三维饱和复杂场地地震波传播与散射宽频模拟
  • 批准号:
    51878434
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
Hybridizable间断谱元方法及其在波散射问题中的应用
  • 批准号:
    11341002
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目

相似海外基金

Boundary element method for domains whose Green's function is not available
格林函数不可用域的边界元法
  • 批准号:
    21K19764
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 2.24万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Development of an accurate and fast numerical method for electromagnetic wave scattering problems with a boundary element method
利用边界元法开发电磁波散射问题的精确快速数值方法
  • 批准号:
    26790078
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 2.24万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
Research on nondestructive evaluation of inhomogeneous and anisotropic materials using highly accurate ultrasonic measurement
高精度超声波测量非均匀各向异性材料无损评价研究
  • 批准号:
    15360234
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    $ 2.24万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Development of simulator of ultrasonic waves in inhomogeneous and anisotropic body
非均匀各向异性体超声波模拟器的研制
  • 批准号:
    13555128
  • 财政年份:
    2001
  • 资助金额:
    $ 2.24万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
New Numerical Methods for Flow Problems and their Numerical Simulation
流动问题的新数值方法及其数值模拟
  • 批准号:
    10304007
  • 财政年份:
    1998
  • 资助金额:
    $ 2.24万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (A).
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了