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Defect detection method for orthotropic materials based on the point source constrained PDE

基于点源约束偏微分方程的正交各向异性材料缺陷检测方法

基本信息

批准号：
21K04096
负责人：
寺本顕武
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Saga 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

项目摘要

CFRP複合材は、その構造から超音波試験に対して本質的な困難さを伴っている。困難さの一つが高い減衰率である。複合材を構成する基材（樹脂）による粘性減衰、樹脂／繊維界面における散乱が原因と考えられている。もう一つは、音速（位相速度）の異方性である。すなわち、線維と平行な向きには速度が速いが、そうでない向きには遅いという性質である。そのため、伝搬速度が方向によって異なるため、伝搬時間に基づく手法では傷の正確な位置がもとまらないという問題が起こっている。本研究では、高い減衰率による問題に対しては、中心周波数が30 kHz程度の低いガイド波を用いて回避している。同時に、低周波数による低分解能に対して、点波源拘束偏微分方程式に基づいた撮像手法を導入することによって超解像を実現し、問題を回避している。つぎに、異方性の問題に対して、波動場をLp空間で表現し、擬似的なグリーン関数を用いてその空間での点波源拘束偏微分方程式を考えCFRP板材中の欠損のシルエット撮像を実現している。まず準備として等方性弾性体薄板を伝搬するA0モードラム波動場におけるグリーン関数と点波源拘束偏微分方程式とを導出し、板材の法線方向の面外変位とその互いに直交する面外せん断歪みの自己相関および相互相関から欠損を検出する仕組みを明らかにしている。つぎに等方性弾性体薄板を伝搬するA0モードラム波動場におけるグリーン関数の距離の項をLp空間における距離に置き換えたものを擬似的なグリーン関数とおき、それを用いて板材の法線方向の面外変位とその互いに直交する面外せん断歪みの自己相関および相互相関から欠損検出が可能か試みた。炭素繊維強化樹脂の薄板に人工的な欠損を施し、板材の法線方向の面外変位とその互いに直交する面外せん断歪みの互いの自己相関および相互相関から欠損のシルエットの再構成に成功した。

CFRP composites have structural and ultrasonic testing difficulties. Difficulties: a high attenuation rate. The composition of the composite substrate (resin), viscosity degradation, resin/fiber interface, and the reasons for this. The speed of sound (phase velocity) and the anisotropy of sound. The speed of the line is equal to the speed of the line. The speed of the line is equal to the speed of the line. The problem arises when the speed of movement is different from the direction of movement and the time of movement. In this study, the problem of high attenuation rate is solved by using low attenuation rate with center frequency of 30 kHz. At the same time, the low resolution energy of low frequency wave number can be used to solve the problem of point wave source constraint partial differential equation. A study of point wave source constrained partial differential equations in CFRP sheets is carried out. In order to prepare the isotropic thin plate, the partial differential equation of point wave source constraint is derived, and the out-of-plane position of the normal direction of the plate is derived. The distance term of the number of relations in the Lp space is the distance between the positions of the positions Carbon fiber reinforced resin thin plate artificial damage, plate normal direction of the out-of-plane position, cross-section, out-of-plane, cross-section, cross-section, cross-section and cross-section of the damage to the structure successfully.