実働荷重下にあるFRP積層板のLamb波による非破壊損傷評価

实际荷载下FRP层合板兰姆波损伤的无损评估

基本信息

批准号：
14750076
负责人：
和田明浩
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Kobe City College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750076/
关键词：
FRP積層板 Lamb波マトリックスき裂き裂閉口非破壊検査

项目摘要

本研究では,板面内を伝播するLamb波を用いて,実働荷重下におけるFRP積層板のき裂損傷を非破壊的に検出する手法について検討しており,特に,FRP製の液体容器が液体の自重により曲げを受ける場合を想定して,曲げ荷重下にあるFRP積層板のき裂検出に取り組んだ.本年度は,前年度に引き続き,き裂閉口による超音波伝播特性の変化を詳細に測定するとともに,き裂閉口に伴う音速上昇をモデル化する手法について検討した.実験では探触子ホルダを改良して曲げ試験中においても安定した超音波の送受信が出来るようにし,より正確な音速測定を可能とした.さらに,損傷した試験片において曲げ荷重の負荷および除荷過程における音速変化を詳細に観測し,負荷除荷過程で音速ヒステリシスが観測されることを明らかにした.また,音速変化をもたらす他の要因と考えられる音弾性効果(応力の変化が直接音速変化をもたらす効果)を評価し,音弾性効果による音速変化が曲げ負荷に伴う音速上昇に比べて小さいことを示した.以上の測定結果より,損傷試験片に曲げ荷重を加えた場合に観測される音速上昇はき裂閉口によるところが大きいことを明らかにし,その変化の程度を示した.また,き裂閉口による音速上昇をモデル化する手法として,マルチレイヤ分割手法による剛性回復モデルを提案し,実測値との比較を行った.その結果,予測値は音速上昇を実際よりも過大に評価する傾向が見られ,き裂閉口による剛性の回復が予想よりも小さく,き裂が完全に閉じても剛性は完全に回復しないことを示した.以上の研究成果より,FRP積層板のき裂検出に際してはき裂閉口を無視できないことを明らかにした.また,き裂の閉口状態と音速変化が密接に関連していることから,密閉容器に発生した閉口き裂の検出には一時的な加減圧など負荷状態の変化に伴う音速変化の測定が有効であると考えられる.

在这项研究中，我们正在研究一种利用板表面因自重而弯曲时传播的兰姆波来无损检测实际载荷下 FRP 层压板裂纹损伤的方法。基于这一假设，我们致力于检测弯曲载荷下 FRP 层压板的裂纹。继去年之后，今年我们对裂纹闭合导致的超声波传播特性的变化进行了详细测量，并关于对增加进行建模的方法以声速实验中，对探头支架进行了改进，即使在弯曲测试过程中也能稳定地发射和接收超声波，从而可以更准确地测量加载和卸载过程中的声速。我们详细观察了加载和卸载过程中声速的变化，发现加载和卸载过程中出现了声速滞后现象。我们还发现了声弹性效应（应力的变化直接引起声速的变化），这被认为是引起声速变化的另一个因素，评估所带来的影响。结果表明，声弹性效应引起的声速变化小于弯曲载荷引起的声速增加。上述测量结果表明，当弯曲载荷施加到受损试件时观察到的声速增加是由于破解封闭性。此外，作为对裂纹闭合引起的声速增加进行建模的方法，我们提出了使用多层划分方法的刚度恢复模型，并将其与实际测量值进行了比较。因此，预测值是夸大的声速增加。结果表明，裂纹闭合刚度恢复小于预期，说明即使裂纹完全闭合，刚度也没有完全恢复。检测裂纹时，不能忽略裂纹闭合的情况。另外，由于裂纹的闭合状态与声速的变化密切相关，因此需要通过改变负载状态（例如暂时的压力升高或降低）来检测密封容器中出现的闭合裂纹。被认为可以有效测量伴随的声速变化。