ガイド波を利用した大規模構造物の健全性評価

使用导波对大型结构进行健康评估

基本信息

批准号：
15760058
负责人：
林高弘
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Nagoya Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760058/
关键词：
ガイド波配管検査超音波損傷画像化半解析的有限要素法

项目摘要

ガイド波と呼ばれる超音波モードを用いた配管などの大型構造物の高速非破壊評価法の開発を行った.ガイド波は棒状材料の長手方向に伝播する超音波モードであり,多重モードが重畳し,それぞれが分散性を有するという複雑さを持つ.前年度はガイド波理論に基づくモード抽出手法を開発したが,今年度は抽出されたモードを音速データから任意時刻波形を求め,再構成することによって損傷画像が得られるという損傷画像化技術を開発した.この画像化技術について理論的に整理した後に実験的な検証を行った.直径110mmのアルミパイプに対し,1.2m先に人工欠陥として10mmの貫通穴のあるパイプを用いた.8つの異なる円周方向地点で波形を受信し,それら8つの信号を開発した信号処理手法を用いて処理することにより穴の長手方向位置と円周方向位置を正確に画像として得ることができた.さらに穴が0度と90度の2個ある場合についても,正確に位置を画像として確認することが出来た.またパイプ端面も帯状の像となって同時に表わすことができた.本手法は,まだ基礎研究の段階であるが,多くの利点と将来性を有しており,ガイド波検査の停滞感を打破する技術であると考えている.この画像化技術の潜在能力を最大限に発揮するために将来必要となるのはセンサー技術の高度化である.出来る限り高周波,出来る限り高SN比,出来る限り高精度(非接触)で変位やひずみを検出できれば,それらの技術革新に比例して良い損傷画像が得られ,長手方向に複数の反射源がある場合にも,決まった法則が容易に得られると考えている.

我们使用称为导向波的超声模式为大型结构（例如管道）开发了一种高速无损评估方法。导向波是在杆状材料的纵向方向上传播的超声模式，并且复杂，因为多种模式是叠加的，每种模式具有分散性。上一年，我们基于指导波理论开发了一种模式提取方法，但是今年我们开发了一种损坏成像技术，在该技术中，可以通过从声速数据中计算任意时间波形并重建提取的模式来获得损坏的图像。编译理论成像技术后，我们进行了实验验证。我们在铝制管道前使用了一个直径为10mm的管道的管道。波形在八个不同的圆周点接收，并使用开发的信号处理方法处理这八个信号。这使我们能够准确地获得孔的纵向和圆周位置作为图像。此外，即使有两个孔，0度和90度，也可以准确确认位置为图像。管道的端面也可以同时表示为带状图像。尽管这种方法仍处于基础研究阶段，但它具有许多优势和未来的潜力，我们认为这是一项可以克服导向波检查停滞的技术。为了最大程度地发挥这种成像技术的潜力，将来需要先进的传感器技术。如果可以以最高可能的频率（尽可能高）和尽可能高的（非接触）检测到位移和失真，则可以根据这些技术创新成比例地获得损坏的图像，即使在纵向方向上有多个反射源，也可以认为可以轻松获得固定的规则。