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

兰姆波非线性超声法螺栓连接无损检测研究

• 批准号: 21K03928
• 负责人: 福田 誠
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Akita University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03928/
• 关键词: 超音波; 2次高調波; サイドバンド; 非線形振動; 有限要素解析; 非線形

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。

The ultrasonic method is used to distinguish the non-destructive inspection from the traditional method, and the non-linear ultrasonic method is used to detect the difficulties in the initial stage. In this study, two flat plates were found to be in contact with each other. In the case of incomplete contact with each other, Lamb waves were detected near the contact part. In the fourth year of this year, when the bullet hole for plate formation is opened, the bullet hole part is detected before and after the bullet hole is opened, and the bullet hole part is damaged. In the case of large amplitude Lamb wave transmission, the non-linear ultrasonic wave component is detected by transmission method. As a result, it is confirmed that the detection amount of the second order high frequency wave component is reduced by several dB. The first is to investigate the impact of the attack on the environment. The finite element method is used to analyze the non-linear ultrasonic method and the two-cycle ultrasonic method. The wave mixing method is used to calculate the sum and difference of the number of cycles. The method of transmission is: high frequency wave and low frequency wave. This paper discusses the application of Lamb wave to the non-destructive investigation of flat plate, and the method of coaxial arrangement of two kinds of vibrators of ring plate and ultrasonic wave at the same position. The diameter of the ring is changed to the maximum diameter of the non-linear component.

项目成果

非線形超音波の振幅変調効果を用いた閉じたき裂の方向検出の試み

尝试利用非线性超声的调幅效应检测闭合裂纹的方向

• 发表时间: 2021
• 作者: P. Weerapong;K. Hashikura;M. A. S. Kamal;and K. Yamada;松澤亮，福田誠，西平守正
• 通讯作者: 松澤亮，福田誠，西平守正

Lamb波のLameモードを用いたNon-collinear wave mixing法の実験的検討

Lamb波Lame模式非共线混波方法实验研究

• 发表时间: 2022
• 作者: D. Decanini;A. Harouri;A. Mizushima;B. J. Kim;Y. Mita;G. Hwang;塚田颯太，福田誠，西平守正
• 通讯作者: 塚田颯太，福田誠，西平守正

円環型圧電振動子の変位分布の有限要素解析

环形压电振子位移分布有限元分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 松澤 亮;福田 誠;西平 守正
• 通讯作者: 西平 守正

平板中の閉じたき裂から生じる２次高調波のWave mixing法による検出感度向上の一検討

混波法提高平板闭合裂纹二次谐波检测灵敏度的研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 芹澤 佳典;齋藤 博史;村田 章;佐久間 裕太，福田 誠，西平 守正
• 通讯作者: 佐久間 裕太，福田 誠，西平 守正

プローブ波とポンプ波を用いたき裂を有するガラスからの2次高調波超音波の検出実験

利用探测波和泵浦波对裂纹玻璃进行二次谐波超声波检测实验

• 发表时间: 2022
• 作者: Yamaguchi Takafumi;Usami Naoto;Misumi Kei;Toyokura Atsushi;Higo Akio;Ono Shimpei;Hwang Gilgueng;Larrieu Guilhem;Ikeuchi Yoshiho;Tixier-Mita Agnes;Saito Ken;Levi Timothee;Mita Yoshio;舩戸 徹郎;三木 勇太， 齋藤 博史，村田 章;亀島 司，福田 誠，西平 守正
• 通讯作者: 亀島 司，福田 誠，西平 守正