リアルタイム・ヘルスモニタリングのためのパッシブ電気ポテンシャルCT法の開発

得られた研究実績を以下に示す.1.圧電弾性連成問題の境界要素解析プログラムの作成ピエゾ効果による三次元弾性場・三次元電気ポテンシャル場の連成解析のための境界要素解析プログラムを新たに作成した.境界要素解析プログラムによれば,有限要素解析と比較して,少ない節点で精度良く電気ポテンシャル場を計算することができ,複雑な形状の対象に関する電気ポテンシャル分布を精度良く解析できる可能性があることが確認できた.本解析プログラムを用いて接触圧力分布の推定を行った.ピエゾ材料では,電気的な境界値と機械的な境界値が連成しているため,電気的な情報から変位または表面力などの機械的な情報を逆問題的に推定できるものと考えられる.電気ポテンシャル分布から計測面の背面における接触圧力分布を推定する数値シミュレーションを行ったところ,接触圧力分布の推定が可能であることがわかった.2.炭素繊維強化複合材内のはく離状欠陥の同定に関する実験的検討炭素繊維強化複合材(三菱重工業製)の内部に人工はく離状欠陥を導入し,この試験体に対してはく離状欠陥の同定を試みた.試験体にピエゾフィルムを貼り付け,3点曲げ変形を与えた場合に,ピエゾフィルム上の電気ポテンシャル分布は,はく離先端の存在領域において特徴的な変化を示した.はく離の層間深さを変化させた3種類の試験体(測定面から板厚比1/4,1/2および3/4の層間深さ)についてそれぞれ同様の実験を行った.その結果,はく離の層間深さに応じてポテンシャル分布傾向が変化することが確認された.逆問題解析を適用して,測定結果からはく離の寸法および位置の推定を試みた.その結果,はく離の寸法および位置,すなわち損傷領域は精度良く推定できることがわかった.はく離の層間深さに関しては,測定面から近いか,板厚中央より深いかの大まかな層間深さの推定が可能であることがわかった.

得られた研究実績を以下に示す.1.圧電弾性連成問題の境界要素解析プログラムの作成ピエゾ効果による三次元弾性場・三次元電気ポテンシャル場の連成解析のための境界要素解析プログラムを新たに作成した.境界要素解析プログラムによれば,有限要素解析と比較して,少ない節点で精度良く電気ポテンシャル場を計算することができ,複雑な形状の対象に関する電気ポテンシャル分布を精度良く解析できる可能性があることが確認できた.本解析プログラムを用いて接触圧力分布の推定を行った.ピエゾ材料では,電気的な境界値と機械的な境界値が連成しているため,電気的な情報から変位または表面力などの機械的な情報を逆問題的に推定できるものと考えられる.電気ポテンシャル分布から計測面の背面における接触圧力分布を推定する数値シミュレーションを行ったところ,接触圧力分布の推定が可能であることがわかった.2.炭素繊維強化複合材内のはく離状欠陥の同定に関する実験的検討炭素繊維強化複合材(三菱重工業製)の内部に人工はく離状欠陥を導入し,この試験体に対してはく離状欠陥の同定を試みた.試験体にピエゾフィルムを貼り付け,3点曲げ変形を与えた場合に,ピエゾフィルム上の電気ポテンシャル分布は,はく離先端の存在領域において特徴的な変化を示した.はく離の層間深さを変化させた3種類の試験体(測定面から板厚比1/4,1/2および3/4の層間深さ)についてそれぞれ同様の実験を行った.その結果,はく離の層間深さに応じてポテンシャル分布傾向が変化することが確認された.逆問題解析を適用して,測定結果からはく離の寸法および位置の推定を試みた.その結果,はく離の寸法および位置,すなわち損傷領域は精度良く推定できることがわかった.はく離の層間深さに関しては,測定面から近いか,板厚中央より深いかの大まかな層間深さの推定が可能であることがわかった.