接触界面の超音波透過・導波特性に関する異方性・非線形性の定量評価

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□接触界面波の伝ぱ速度の定量評価圧力負荷を加えた固体接触面に対して、接触界面波の伝ぱ速度を定量的に評価し、その接触圧力への依存性を明らかにするための実験的研究を行った。このために、接触面端部に圧電トランスデューサーを音響結合し、他端で受信する測定システムを構築した。これにより、受信波形からスペクトル解析に基づいて接触界面波の位相速度の定量評価が可能となった。また、PMMA-PMMA接触面に対して、1MPa程度の圧力負荷により、接触界面波位相速度がRayleigh波速度からバルク横波速度まで大きく変化することを明らかにした。□差分法による接触界面波伝ぱ挙動の数値解析固体接触面を、等価な垂直剛性、接線剛性を有するスプリング界面としてモデル化し、二次元差分法により接触端部の励振部からの超音波伝ぱ挙動に関する数値シミュレーションを行った。この結果、上項の実験のように横波型トランスデューサーの振動方向を接触面に垂直にして端部で加振した場合には、反対称モードの接触界面波が励起され伝ぱすることが明らかとなった。また、数値解析で得られた波形にスペクトル解析を施して位相速度を求める過程のシミュレーションを行い、実験的評価法の妥当性を確認した。□垂直入射波反射率と接触界面波速度から算出した接触面剛性の比較PMMA-PMMA接触面に対して、垂直入射波の反射率測定と接触界面波の速度測定を同時に行うための測定システムを構築した。これにより得られた実験結果では、横波反射率から求めた接線剛性と、接触界面波速度から求めた接線剛性とが定量的に合うことが確認された。一方、垂直反射波と接触界面波の信号強度が大きく異なることによる同時測定系の改良項目も明らかとなった。以上の研究により、接触界面波速度は透過率、反射率と並んで接触状態評価の有効な測定パラメータであることが明らかとなった。