電気ポテンシャルCT法(断層法)による三次元き裂形状の知能化測定

構造物などの中に存在するき裂の位置,形状および寸法を精度よく評価することは、構造物の強度評価あるいは残存寿命推定を行う上で、また実験室レベルでき裂伝ぱ特性試験を行う上で重要である。研究代表者らはさきに、構造物あるいは試験片表面に現れる電気ポテンシャル分布の測定値に対し逆問題データ解析を行い、二次元・三次元き裂の存在位置,形状および寸法を測定する電気ポテンシャルCT法の提案を行った。本研究では、数値シミュレーションならびに実験により、各種き裂の測定に対する電気ポテンシャルCT法の適用性に関する検討を行うとともに、同定の高精度化および高速度化するための手法を展開した。得られた主な成果は以下の通りである。1.斜め内部き裂の測定に対して電気ポテンシャルCT法を適用した。き裂の存在面と向きが未知であることを考慮して、種々の方向から通電したときの結果を総合する、マルチ電流負荷方式を提案・採用した。数値シミュレーションと鋼を用いた実験より、本手法によりき裂の位置,長さ,および傾斜角が比較的よい精度で測定できた。2.三次元表面き裂の測定に対して電気ポテンシャルCT法を適用した。き裂パラメータの探索を効率化するため、二次元近似走査解析と数値シミュレーションによる知見を組み込んだ階層的な同定法を提案・使用した。鋼を用いた測定結果に逆問題データ処理を施したところ、電気ポテンシャル分布がき裂の裏面のみで与えられている場合においても、き裂の位置,形状および寸法が工学的に十分の精度で求められた。3.き裂の位置,形状および寸法の探索を効率化させるために、最適化手法を取り入れた。き裂を表現するパラメータとしては、節点座標を採用した場合および楕円き裂の軸長さなどの代表パラメータを用いる場合を考えた。両場合に対して定式化を行い、これを用いた数値シミュレーションを実施し、手法の有効性を確認した。

構造物などの中に存在するき裂の位置,形状および寸法を精度よく評価することは、構造物の強度評価あるいは残存寿命推定を行う上で、また実験室レベルでき裂伝ぱ特性試験を行う上で重要である。研究代表者らはさきに、構造物あるいは試験片表面に現れる電気ポテンシャル分布の測定値に対し逆問題データ解析を行い、二次元・三次元き裂の存在位置,形状および寸法を測定する電気ポテンシャルCT法の提案を行った。本研究では、数値シミュレーションならびに実験により、各種き裂の測定に対する電気ポテンシャルCT法の適用性に関する検討を行うとともに、同定の高精度化および高速度化するための手法を展開した。得られた主な成果は以下の通りである。1.斜め内部き裂の測定に対して電気ポテンシャルCT法を適用した。き裂の存在面と向きが未知であることを考慮して、種々の方向から通電したときの結果を総合する、マルチ電流負荷方式を提案・採用した。数値シミュレーションと鋼を用いた実験より、本手法によりき裂の位置,長さ,および傾斜角が比較的よい精度で測定できた。2.三次元表面き裂の測定に対して電気ポテンシャルCT法を適用した。き裂パラメータの探索を効率化するため、二次元近似走査解析と数値シミュレーションによる知見を組み込んだ階層的な同定法を提案・使用した。鋼を用いた測定結果に逆問題データ処理を施したところ、電気ポテンシャル分布がき裂の裏面のみで与えられている場合においても、き裂の位置,形状および寸法が工学的に十分の精度で求められた。3.き裂の位置,形状および寸法の探索を効率化させるために、最適化手法を取り入れた。き裂を表現するパラメータとしては、節点座標を採用した場合および楕円き裂の軸長さなどの代表パラメータを用いる場合を考えた。両場合に対して定式化を行い、これを用いた数値シミュレーションを実施し、手法の有効性を確認した。