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Development of Electromagnetic Induction Method Applicable for Detecting Weak Adhesive Bonds in CFRP

开发适用于检测CFRP中弱粘合的电磁感应方法

基本信息

批准号：
20J21500
负责人：
松永航
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Kyoto University (2021-2022)Tokyo Institute of Technology (2020)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

炭素繊維強化樹脂 (CFRP)接着接合部に生じるウィークボンドを検出可能な電磁誘導試験 (EIT)を開発するために，本年度は数値解析を用いてCFRP継手接着層の吸湿率の変化を算出した．前年度までに，吸湿したCFRP接着継手にEITを適用した場合において，EITの出力には測定対象である接着層の誘電率の変化以外に，CFRPの厚さ，誘電率，導電率の変化が含まれていることを解析的に示した．このため，CFRP継手接着層の吸湿率を測定するためには，両者を区別する必要がある．本年度は，拡散解析を用いてCFRP接着継手全体の吸湿率変化とCFRP継手接着層の吸湿率変化の関係を算出し，間接的にCFRP継手接着層の吸湿率を算出可能な方法の構築を試みた．まず，数値解析で必要な拡散係数を取得するために，一方向CFRPの吸湿試験を実施した．試験片の寸法が異なる一方向CFRPを複数用意し，試験片寸法と飽和吸湿率から拡散係数を算出した．次に，前述した拡散係数を用いて，CFRP接着継手の拡散解析を行った．拡散を支配するFickの拡散方程式を解き，各吸湿時間における吸湿率の分布を算出した．前年度までに実施していたCFRP単独の吸湿試験の結果と，本解析から算出した吸湿率の推移を比較した．両者が良い一致を示したため，作製したプログラムの妥当性を示した．最後に，作製したプログラムを用いて，CFRP接着継手全体の吸湿率と，CFRP継手接着層の吸湿率の関係を算出した．本結果を用いることで，CFRP接着継手全体の吸湿率とEITの出力の関係を取得すれば，CFRP継手接着層の吸湿率を定量的に算出することが可能となる．本手法は，吸湿初期の吸湿率も測定可能であることから，EITを用いてCFRP継手接着層に吸湿により生じたウィークボンドを検出可能な方法を構築できたと言える．

Carbon fiber reinforced resin (CFRP) adhesive joint production, development of electromagnetic induction test (EIT), this year's numerical analysis, CFRP adhesive layer moisture absorption rate calculation. In the past year, moisture absorption, CFRP adhesion and EIT application, EIT output measurement object, in addition to the adhesion layer inductance, CFRP thickness, inductance, conductivity change, including the analysis of the situation. The moisture absorption rate of CFRP adhesive layer is determined. This year, the relationship between the moisture absorption rate of CFRP adhesive layer and the moisture absorption rate of CFRP adhesive layer was calculated. Meanwhile, the moisture absorption test of CFRP in one direction was carried out while obtaining the necessary dispersion coefficient for numerical analysis. The sample size varies from one direction CFRP to multiple directions, and the sample size and saturation moisture absorption rate and dispersion coefficient are calculated. Second, the dispersion coefficient is used. The dispersion equation governing Fick is solved, and the moisture absorption rate distribution for each moisture absorption time is calculated. The moisture absorption test results of CFRP in the previous year were compared with those calculated in this analysis. The quality of the product is consistent with the quality of the product. Finally, the relationship between the moisture absorption rate of the CFRP adhesive layer and the moisture absorption rate of the CFRP adhesive layer was calculated. The relationship between moisture absorption rate and EIT of CFRP adhesive layer was obtained. This method is to determine the moisture absorption rate at the initial stage of moisture absorption.