Lamb波を用いた非線形超音波法によるボルト締結体の非破壊検査に関する研究

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超音波を用いた非破壊検査の分野において，従来法では検出困難とされる初期段階の欠陥の検出を目的として，非線形超音波法による非破壊検査の研究が多く進められている。本研究では，2枚の平板がボルト締結されている場合において，不完全な締結の検出や締結部近傍の探傷などのため，Lamb波という板波を用いた検査方法について検討を進めている。令和4年度は，平板に締結用の丸穴を開けた際の，丸穴の縁部における探傷を目的として，丸穴を開ける前，丸穴を開けた後，丸穴の縁部に傷を設けた場合について，それぞれ大振幅のラメモードのLamb波を送波し，非線形超音波の一つである2次高調波成分を透過法により検出した。その結果，丸穴の縁部に傷をつけることで2次高調波成分の検出量が数dB減少することが確認された。これは，傷によるレイリー散乱の影響によるものと考察した。また，有限要素法による解析では，非線形超音波法の一つである二周波超音波を用いたwave mixing法について2つの周波数の和や差の成分であるサイドバンドを探傷に利用するため，サイドバンドの音場について数値計算による検討を実施した。従来法では，高周波のプローブ波と低周波のポンプ波をき裂で直交させるように送波している。Lamb波による平板の非破壊検査に適用するために，同一の位置から二周波の超音波を送受波できるよう，円環型と円板型の2種の振動子を同軸上に配置する方法を検討した。円環型と円板型の直径を変化させて非線形成分の検出量が最大となる直径の比率を求めることができた。