非線形超音波スペクトロスコピーによる積層構造の高感度界面健全性評価

使用非线性超声光谱法高灵敏度评估层合结构的界面完整性

• 批准号: 13J01754
• 负责人: 石井 陽介
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J01754/
• 关键词: CFRP積層板; 超音波バンドギャップ; 超音波非破壊評価; 層間界面剛性; 吸湿

本年度の研究では、炭素繊維強化複合材料積層板（CFRP積層板）の斜角入射超音波伝搬特性の解明に向けた実験的および理論的検討を行った。はじめに，一方向強化CFRP積層板の振幅透過スペクトルにおいて透過率が著しく低下する周波数帯（バンドギャップ）に着目し、その発生挙動を理論的に解明した。次に、一回透過法による透過波測定実験において、バンドギャップ発生挙動に及ぼす受信探触子の素子径の影響を考察した。板厚2 mmのCFRP積層板に対して測定した結果、素子径が0.25インチの場合と1インチの場合でバンドギャップ発生挙動に大きな違いは見られなかった。したがって積層板の板厚が数mm程度と比較的薄い場合は、水と積層板の境界における超音波ビームの屈折の影響は非常に小さく、バンドギャップに及ぼす素子径の影響は無視できると考えられる．また、バンドギャップ発生挙動に及ぼす積層構成の影響に関して実験および理論解析による検討を行った。一方向積層、直交積層、擬似等方積層の三種類の積層構成を有するCFRP積層板に対して透過スペクトルを測定した結果、直交積層板および擬似等方積層板において、一方向積層板では見られない複雑なバンドギャップ発生挙動（周波数依存性、入射方向依存性）が見られた。そして、この傾向がスティフネスマトリクス法による理論解析においても良好に再現されることがわかった。上記研究に加えて、層間に非線形界面を有する積層構造中の高調波発生挙動の理論解析を行った。無限に続く積層構造の各層間界面を非線形スプリング界面でモデル化し、摂動法を用いて二次高調波発生・伝搬挙動の定式化を行った。その結果、二次高調波の発生・伝搬挙動は基本波成分のバンドギャップ発生挙動（周波数依存性）に強く依存し、周期構造中のある点で観測される二次高調波成分にもバンドギャップが形成されることがわかった。

This year's research focuses on the explanation of the oblique angle incident ultrasonic transmission characteristics of carbon dimensional reinforced composite laminated panels (CFRP laminated panels) and the discussion of the および theory of CFRP laminated panels.はじめに, one direction strengthened CFRP laminate board's amplitude transmittance スペクトルにおいて transmittance が出しくThe explanation of the theory of low cycle number and low cycle number is as follows. Secondary, one-pass transmission method, transmission wave measurement, バンドギャップ発生猙动に, and ぼすinvestigation based on the influence of the element diameter of the tactile probe. Plate thickness 2 mmのCFRP laminated board measurement result, element diameter is 0.25インチの caseと1インチのoccasionでバンドギャップ発生挙动に大きなviolationいは见られなかった. The thickness of the laminated board is a few millimeters, and the thickness of the laminated board is relatively thin. The state of the laminated board is ultrasonic. The influence of ムのinflection is very small, バンドギャップに, and the influence of ぼすprime path is ignored.また, バンドギャップ発生挙动に and ぼすlaminated composition of the influence of に关して実験および theoretical analysis による検 Discussion of を行った. There are three types of laminated structures: one-way laminated, orthogonal laminated, and pseudo-isosquare laminated. There are CFRP laminated boards and the results of measurement through CFRP laminated boards. Orthogonal laminated boards. It is similar to the square laminated board において and the unidirectional laminated board では见られない雑なバンドギャップ発 が见られた (wave number dependence, incident direction dependence).そして、この tendenciesがスティフネスマトリクス法によるTheoretical analysisにおいてもGoodにReproductionされることがわかった. The above is a theoretical analysis of the non-linear interface between layers and the occurrence of high-profile waves in the laminated structure. The interface between each layer of the infinite laminated structure is a non-linear スプリング interface でモデル化し, and the もmoving method is used to generate secondary high-pitched waves.そのRESULTS, secondary high-pitched waves are generated, and the fundamental wave components of the basic wave components are generated (wave number dependency). The secondary high-pitched wave component of the periodic structure is formed by the secondary high-pitched wave component.

项目成果

Ultrasonic evaluation of interlayer interfacial stiffness and ply wave velocity of CFRP laminate

CFRP层合板层间界面刚度和铺层波速的超声评估

• 发表时间: 2014
• 作者: G. Kawaguchi;M. Maesato;H. Kitagawa;T. Imakubo;D. Graf;A. Kiswandhi and J. S. Brooks;Yosuke Ishii and Shiro Biwa
• 通讯作者: Yosuke Ishii and Shiro Biwa

京都大学機能構造力学研究室ホームページ

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Transmission of ultrasonic waves at oblique incidence to composite laminates with spring-type interlayer interfaces

• DOI: 10.1121/1.4934265
• 发表时间: 2015-11-01
• 期刊: JOURNAL OF THE ACOUSTICAL SOCIETY OF AMERICA
• 影响因子: 2.4
• 作者: Ishii, Yosuke;Biwa, Shiro
• 通讯作者: Biwa, Shiro

CFRP積層板の層間特性評価に向けた斜角入射超音波伝搬挙動の理論的検討

斜入射超声传播行为评价CFRP层合板层间特性的理论研究

• 发表时间: 2015
• 作者: Genta Kawaguchi;Mitsuhiko Maesato;Hiroshi Kitagawa;Tatsuro Imakubo;David Graf;Andhika Kiswandhi;James S. Brooks;木村成生;石井陽介，琵琶志朗
• 通讯作者: 石井陽介，琵琶志朗

Effects of interlayer interfacial stiffness on ultrasonic propagation in composite laminates at oblique incidence

层间界面刚度对斜入射复合材料层合板中超声波传播的影响

• 发表时间: 2015
• 作者: 川口玄太;前里光彦;北川宏;今久保達郎;D. Graf;A. Kiswandhi;J. S. Brooks;木村成生;Y. Ishii and S. Biwa
• 通讯作者: Y. Ishii and S. Biwa