高感度な欠陥可視化を目指した多重モードラム波時間反転法の確立

高灵敏缺陷可视化多模兰姆波时间反演方法的建立

基本信息

批准号：
14J02190
负责人：
森直樹
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度までの研究結果から、ラム波による閉口欠陥の評価実現に向けて、[1]き裂の開閉口がラム波の透過率に及ぼす影響の解明、および[2]ラム波対称モードと反対称モードの変位分布に着目した時間反転法（多重モードラム波時間反転法）の提案と検討、の2点を課題として挙げていた。以下、[1]および[2]に関する研究結果について述べる。[1]十分開いたき裂に対応する欠陥として、スリットを有するアルミニウム合金平板におけるラム波を測定し、スリット長さとラム波透過率の関係を調べた。ラム波0次対称（S0）あるいは0次反対称（A0）モードを入射した結果、スリット長さの増加に伴い透過率が減少傾向を示した。さらに、疲労き裂を有する試験片に対して引張荷重を加えながらラム波の測定を行った。低周波数のS0モードを疲労き裂に入射すると引張荷重の増加に伴い透過率が減少する一方、A0モードを入射した場合では周波数によって透過率が複雑な挙動を示した。[2]対称モードと反対称モードの変位分布に着目した送受信方法を適用することで、各モードの選択的な時間反転が可能となる手法を提案した。二次元平板中の表面スリットに低周波数のS0（A0）モードを入射すると、モード変換によってA0（S0）モードが発生した。このA0（S0）モードを時間反転すると、スリットの位置にラム波が集束することを示した。さらに、動弾性有限積分法に基づく三次元波動伝搬シミュレータを新たに構築した。計算コストが膨大であるため、科研費で購入した高性能計算機を用いて解析を行った。欠陥での散乱波を時間反転すると欠陥の位置に集束が見られたが、(a)入射波と同じモードに比べて(b)モード変換で生じる新たなモードを時間反転する方が、欠陥の位置以外における振幅の増大を抑制することができた。

基于去年的研究成果，为了实现兰姆波对闭合缺陷的评估，我们的目的是[1]阐明裂纹张开和闭合对兰姆波透过率的影响，[2]对称兰姆波提出了两个问题：提出并研究了一种关注模态位移分布的时间反演方法（多模态兰姆波时间反演方法）。下面，我们将讨论有关[1]和[2]的研究结果。 [1] 我们测量了铝合金平板中的兰姆波，该铝合金平板具有狭缝作为与充分张开的裂纹相对应的缺陷，并研究了狭缝长度与兰姆波透射率之间的关系。由于注入兰姆波零级对称（S0）或零级反对称（A0）模式，透射率呈现出随着狭缝长度增加而降低的趋势。另外，对产生疲劳裂纹的试验片施加拉伸载荷，并测定兰姆波。当低频S0模式引入疲劳裂纹时，透射率随着拉伸载荷的增加而下降，而当引入A0模式时，透射率根据频率表现出复杂的行为。 [2] 我们提出了一种通过应用专注于对称和反对称模式的位移分布的传输/接收方法来实现每种模式的选择性时间反转的方法。当低频S0（A0）模式入射到二维平板的表面狭缝时，通过模式转换产生A0（S0）模式。我们表明，当 A0 (S0) 模式时间反转时，兰姆波聚焦在狭缝位置。此外，我们构建了一种基于动弹性有限积分法的新型三维波传播模拟器。由于计算成本巨大，我们使用科学研究补助金购买的高性能计算机进行分析。当缺陷处的散射波进行时间反转时，在缺陷位置处可以看到聚焦，但是（b）时间反转由模式转换产生的新模式优于（a）聚焦于与入射波相同的模式。可以抑制位置以外的区域中的振幅的增加。