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

接触界面超声波传输和波导特性的各向异性和非线性的定量评估

• 批准号: 14750057
• 负责人: 琵琶 志朗
• 金额: $ 2.56万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750057/
• 关键词: 超音波; 接触; 界面波; 接触圧力; 位相速度; メタクリル樹脂(PMMA); 差分法; 接触面剛性; 透過・反射; スペクトル解析; 高調波; 微視力学; 非線形超音波

□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。

- contact interface wave の 伝 ぱ speed の quantitative evaluation 価 を plus pressure load え た solid contact に し seaborne て, contact interface wave の 伝 ぱ speed を に of quantitative evaluation of 価 し, そ の contact pressure へ の dependency を Ming ら か に す る た め の be 験 research line を っ た. こ の た め に and interface end に 圧 electric ト ラ ン ス デ ュ ー サ ー を acoustics combination し, letter he end で す る determination シ ス テ ム を build し た. Youdaoplaceholder2 れによ となった, believed waveform らスペ らスペ ト ト ト て analysis に basis づ て て て contact interface wave <s:1> phase velocity <e:1> quantitative evaluation 価が possible となった. ま た, PMMA - PMMA contact に し seaborne て, 1 mpa degree の pressure load に よ り, contact interface wave phase velocity が Rayleigh wave velocity か ら バ ル ク shear velocity ま で big き く variations change す る こ と を Ming ら か に し た. - difference method に よ る contact interface wave 伝 ぱ 挙 dynamic の the numerical analytical solid interface を, such as 価 な vertical rigidity, connection rigidity を have す る ス プ リ ン グ interface と し て モ デ ル し, two dimensional difference method に よ り contact end の LiZhen department か ら の ultrasound 伝 ぱ 挙 dynamic に masato す る the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を line っ た. の こ の result, item be 験 の よ う に shear type ト ラ ン ス デ ュ ー サ ー の を interface に vertical direction of vibration に し て end で and し た occasions に は, anti polices said モ ー ド の contact interface wave が wound up さ れ 伝 ぱ す る こ と が Ming ら か と な っ た. ま た, the numerical analytical で ら れ た waveform に ス ペ ク ト ル parsing を shi し て phase speed を め る process の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を い, be 験 review 価 method の justice を confirm し た. - vertical incident wave reflectance と contact interface wave velocity か ら calculate し た contact interface rigid の compare PMMA - PMMA に し seaborne て, vertical incident wave の reflectivity measurement の と contact interface wave velocity measuring を line at the same time に う た め の determination シ ス テ ム を build し た. こ れ に よ り have ら れ た be 験 results で は s-wave reflectivity か ら o め た connection rigid と, contact interface wave velocity か ら o め た connection rigidity と が quantitative に close う こ と が confirm さ れ た. Side, vertical reflection wave の と contact interface signal strength が big き く different な る こ と に よ る simultaneous determination も の improvement project and Ming ら か と な っ た. Above の research に よ り, contact interface wave velocity は transmittance, reflectance and と ん で contact state evaluation 価 の have sharper な determination パ ラ メ ー タ で あ る こ と が Ming ら か と な っ た.

项目成果

S.Biwa ほか: "On the acoustic nonlinearity of solid-solid contact with pressure-dependent interface stiffness"Trans.ASME Journal of Applied Mechanics. (発表予定).

S. Biwa 等人：“关于与压力相关的界面刚度的固体-固体接触的声学非线性”，Trans.ASME 应用力学杂志（即将出版）。