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

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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．