ヘルスモニタリング機能を有する複合材スマートパッチに関する研究

具有健康监测功能的复合智能贴片研究

• 批准号: 03J01437
• 负责人: 武田 真一
• 金额: $ 1.86万
• 依托单位: Japan Aerospace Exploration Agency (2004-2005)The University of Tokyo (2003)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J01437/
• 关键词: 複合材料; 構造ヘルスモニタリング; 内部損傷; 光ファイバセンサ; スマート材料; 非破壊検査技術; 接着; 補修技術; 補修; ヘルスモニタリング

近年、経年航空機に対して更なる使用寿命の延長が要求されるようになり、機体内に多数存在する疲労き裂の効果的な補修技術として、複合材パッチによる疲労き裂の接着補修が考案された。海外を始めとする多くの研究が行われた結果、パッチ自身の剥がれによる補強効果の低下などが問題点として挙げられ、補修部の安全性を確保するという観点から、接着補修構造のヘルスモニタリングの重要性が指摘された。しかしながら、経年航空機という既存の構造へセンサ機能を付け加えることは困難であり、このような観点に立って行われた研究は極めて少ない。そこで本研究では、パッチ自身へセンサ機能を付与したスマートパッチの開発を試みた。最初に、スマートパッチを作製する前段階として通常パッチを作製し、疲労負荷下におけるパッチの補修効果、及びそこで発生する損傷を調べた。パッチは炭素繊維強化複合材(CFRP)、母材はアルミ合金、接着剤はエポキシ樹脂である。パッチ下の母材には予めき裂が存在し、繰り返し荷重が加わると、母材とパッチの剥がれが発生し、母材のき裂が進展することが分かった。次に、上記の二つの損傷モードを定量的に評価するため、接着層中に細径の高精度光ファイバセンサであるFBGセンサを埋め込んだ。このセンサは非常に小さく、損傷の進展に影響を与えないことを材料試験から確認した。FBGセンサの信号は反射光スペクトルの形で測定され、剥がれの進展にしたがいスペクトルの形が徐々に変化することが確認できた。さらに、母材のき裂が進展した場合、剥がれが進展した場合と異なるスペクトルの変化が見られた。以上の結果から、FBGセンサの反射光スペクトル変化から二つの損傷モードを分離して、定量的に評価できることが分かった。FBGセンサを予め導入したCFRPパッチは、損傷検知能力を有する複合材スマートパッチとして機能できることを実証した。

In recent years, it is required to extend the service life of aviation machinery in recent years. In most cases, there is a fatigue crack in the machine, and then there is a fatigue crack in the composite material. At the beginning of the overseas research, the results of the study, the results, the safety, the importance, the importance. In recent years, the existing aviation machinery has been able to pay more and more information on the construction of existing aircraft. in the current year, the existing aviation machinery has been able to pay more and more information. In the course of this study, we will be able to pay for the trial in this study. In the first place, the first part of the package is usually used in the first paragraph, the first part of the day, the first part, the first part, the first Carbon reinforced laminated wood (CFRP), base metal reinforced alloy, then braised resin. Under this condition, the base metal will be cracked, the load will be increased, the base metal will be peeled off, and the cracking of the base metal will be improved. In the second and second part of the paper, the quantitative measurement is required, and then the medium diameter, high-precision light, high-precision light, FBG, high-precision light, and so on. The information is very small, the development of the film is very important, and the material is very important. The FBG signal reflects the light to determine the shape of the measurement, peel and peel the signal to make sure that the measurement is correct. The cracking of base metal and base metal is in progress, and the cracking and peeling of the base metal is in progress. The results of the above results show that the reflected light of the FBG is sensitive to the separation of the two components, and the quantitative analysis of the data. In the FBG system, you can use the CFRP equipment, the knowledge ability, the lumber system, the machine, the machine.

项目成果

Delamination monitoring of laminated composites subjected to low-velocity impact using small-diameter FBG sensors

• DOI: 10.1016/j.compositesa.2004.12.005
• 发表时间: 2005-01-01
• 期刊: COMPOSITES PART A-APPLIED SCIENCE AND MANUFACTURING
• 影响因子: 8.7
• 作者: Takeda, S;Minakuchi, S;Takeda, N
• 通讯作者: Takeda, N

Structural health monitoring of composite wing structure during durability test

• DOI: 10.1016/j.compstruct.2005.11.057
• 发表时间: 2007-06
• 期刊: Composite Structures
• 影响因子: 6.3
• 作者: S. Takeda;Y. Aoki;T. Ishikawa;N. Takeda;H. Kikukawa

Monitoring of Delamination Growth in CFRP Laminates Using Chirped FBG Sensors, Smart Materials and Structures

使用啁啾光纤光栅传感器、智能材料和结构监测 CFRP 层压板的分层增长

• 期刊: Smart Materials and Structures (submitted to)
• 作者: S.Takeda;Y.Okabe;N.Takeda;T.Ishikawa
• 通讯作者: T.Ishikawa