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細径FBGセンサの位相情報を利用した複合材料中に生ずる亀裂の位置同定に関する研究

利用小直径 FBG 传感器相位信息进行复合材料裂纹定位研究

基本信息

批准号：
03J11149
负责人：
水谷忠均
金额：
$ 1.15万
依托单位：
The University of Tokyo
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 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

光ファイバブラッググレーティング(FBG)による構造ヘルスモニタリングの研究例では、大多数がこのブラッグ波長の変化に注目したものである。しかしながら、複合材料の微視的損傷を検出することを考える場合、ブラッグ波長のシフトのみを測定するだけでは実現は難しい。なぜならば、微視的損傷周りでは応力集中によって不均一な応力場が発生し、ブラッグ波長が不規則に変化してしまうためである。また、積層板内部の損傷状態を推定する場合、ブラッグ波長はグレーティング区間内の平均的なひずみの影響を受けるため、定量的な評価は難しい。そこで、本研究では逆に不均一な応力場によって受ける影響を活用して、材料内に発生する微視的損傷を検出する手法を提案した。さらにこのトランスバースクラック検出手法を応用して、逆散乱法を利用したトランスバースクラック発生位置の同定手法を提案し、数値解析および実験を行った。ここでは、逆散乱法を離散化されたFBGの解析モデルに適用し、モード結合定数を再構築する手法を示した。そして、再構築されたモード結合定数の位相項の空間微分が不均一なひずみ分布と関係していることを示し、その分布から損傷位置を同定する手法を提案した。そして、実測した複素反射光スペクトルに対して逆散乱法を適用し、モード結合定数を再構築し、積層板中のトランスバースクラック発生位置の同定を試みた。まずは、積層板に埋め込んでいないアポダイズドFBGに対して逆散乱法を適用した結果、アポダイゼーション形状を再現することができた。しかしながら、積層板に埋め込んだ細径FBGでは複屈折による影響から、逆散乱法による損傷位置同定が困難であることがわかった。そこで複屈折の影響を考慮しない複素反射光スペクトルを数値計算によって求め、逆散乱法を適用した。その結果、トランスバースクラック位置の同定が可能であることを示した。

For example, most of the optical fiber optic fiber It is difficult to detect Weishi app damage of composite materials in different situations and in different wavelength. The damage cycle of Weishi app is different from that of force concentration. In the case of estimating the damage state inside the laminate, it is difficult to evaluate the average damage state in the wavelength range. In this study, we propose a method for detecting damage caused by Weishi app, which is generated in materials under the influence of inverse heterogeneous force field. In this paper, we propose a new method of identifying the position of the original position by using the inverse scattering method, and analyze the value of the original position. This paper presents the application of inverse scattering method to FBG analysis and reconstruction. The spatial differentiation of the phase term of the combination is not uniform, and the distribution of damage is uniform. In addition, the method of inverse scattering is applied to the measurement of complex reflected light. The method of combining fixed numbers is used to reconstruct and test the same generation position in the multilayer board. The result of the inverse scattering method is to reproduce the shape of the laminate. It is difficult to identify the damage location of laminate by inverse scattering method. The effect of complex refraction is taken into account in calculating the number of complex reflections and inverse scattering methods. The result of the test is that the position of the test is the same as that of the test.