力学的非線形性を有する界面を含む積層構造物中の非線形弾性波伝搬挙動の解明

阐明含有机械非线性界面的层合结构中的非线性弹性波传播行为

• 批准号: 22K03809
• 负责人: 松田 直樹
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: University of Fukui
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03809/
• 关键词: 超音波; 非破壊評価; 接着接合部; スペクトロスコピー; 非線形特性; ガイド波; 接着構造

本年度は，アルミニウム接着接合部における被着体汚染の評価法について検討を行った．接着接合部では汚染や空隙により被着体層と接着剤層の間に両者と異なる力学的特性を持つ領域が存在する．この中間層を界面剛性と呼ばれるパラメータによりモデル化を行うことで，界面の力学特性の評価を行うことを目的に検討を行った．既往の検討では，反射スペクトルに含まれる共振ノッチの周波数によってモデルと実験を比較し，モデルパラメータの最適化を行ってきた．この方法では，①最適化を行う初期値パラメータに対して結果が変化する，②実験から共振ノッチが明瞭に評価できない場合があるなどの問題があった．これらはいずれも接着接合部の安定した評価の妨げとなっていた．そこで本検討では，すべての周波数成分の反射スペクトルの値をモデルと比較することによりパラメータの最適化を行う方法について，検討を行った．本手法に基づいてアルミニウム合金板を構造用エポキシ接着剤によって接着した試験片に対し，接着剤層厚さと被着体厚さを評価した．評価結果は光学的に測定された接着剤層厚さと被着体厚さとそれぞれ良い相関があった．この結果から本モデルで用いた二重界面モデルおよびすべての周波数成分の反射スペクトルを用いたモデルパラメータの最適化法の妥当性が示された．また，従来法では評価が困難であった対象にも安定した評価が可能になった．一方で，評価された界面剛性は，本来考えられる界面剛性の大きさを大きく上回る結果がほとんどであった．この結果は界面剛性が一定の値以上になると評価関数がほとんど変化しない性質のため，解析が発散した結果と考えられる．このため，本検討で用いた試験片の界面剛性の範囲では本手法の適用は本質的に難しいことが明らかになった．

今年，我们研究了评估铝粘合接头中被粘物污染的方法。在粘合接头中，被粘物层和粘合剂层之间存在一个区域，由于污染或空隙而具有不同的机械性能。我们进行了一项研究，旨在通过使用称为界面刚度的参数对中间层进行建模来评估界面的机械性能。以往的研究都是根据反射谱中包含的谐振陷波的频率来比较模型和实验，并对模型参数进行优化。该方法存在以下问题：（1）结果根据用于优化的初始值参数而变化，以及（2）可能无法从实验中清楚地评估谐振陷波。所有这些都阻碍了粘合接头的稳定评估。因此，在本研究中，我们研究了一种通过将所有频率分量的反射谱值与模型进行比较来优化参数的方法。基于该方法，我们评估了使用结构环氧粘合剂粘合铝合金板的测试样本的粘合剂层厚度和被粘物厚度。评价结果显示与光学测量的粘合剂层厚度和被粘物厚度具有良好的相关性。这些结果证明了该模型中使用的双界面模型以及使用所有频率分量的反射谱的模型参数优化方法的有效性。此外，可以对使用传统方法难以评估的对象进行稳定的评估。另一方面，大多数评估的界面刚度远大于最初预期的界面刚度。该结果被认为是分析中出现发散的结果，因为当界面刚度超过一定值时评价函数几乎不发生变化。因此，很明显，在本研究中使用的样本的界面刚度范围内应用该方法本质上是困难的。