超音波スペクトロスコピーによる圧縮・せん断負荷下の接触面剛性の定量評価

平成16年度から17年度の2年間にわたり上記課題の研究を進めた。平成17年度に得られた主要成果は以下の通りである。アルミニウム同士の接触面に対して、超音波縦波、横波を入射し反射波形を収録し、スペクトル解析することにより、周波数2MHz付近において反射率の周波数依存性、接触負荷依存性(圧力0〜5MPa程度の範囲)を調べた。また、得られた反射率から接触面剛性(垂直方向、接線方向)を算出し、周波数依存性、接触圧力依存性を明らかにした。さらに、同じ接触状態に対して接触面の側面から界面波を送受信し、その波形から周波数1MHz付近での界面波位相速度を求め、これから接触面剛性(接線方向)の接触負荷依存性を調べた。これらの結果から、横波反射率から求めた接触面剛性と界面波速度から求めた接触面剛性の周波数依存性を異なる接触負荷レベルで比較したところ、良好な対応関係が確認された。この結果は、平成15年度に本研究者らにより得られたPMMA同士の接触面に対する結果を追確認することとなり、両測定による接触面剛性評価の定量的な有効性が再確認された。このほか、前年度の研究では、表面を研磨したアルミニウム同士の接触面に対して縦波バースト波を入射した場合の二次高調波を評価したが、横波バースト波の入射によっても高調波を計測できることを確認した。また、縦波バースト波入射による高調波特性とその理論モデルに基づく検討結果について平成17年8月開催の超音波国際会議(WCU/UI'05)、同10月開催の非線形超音波を用いた非破壊材料・損傷評価研究会、同11月開催の日本非破壊検査協会秋季講演大会において発表した。

平成16年度から17年度の2年間にわたり上記課題の研究を進めた。平成17年度に得られた主要成果は以下の通りである。アルミニウム同士の接触面に対して、超音波縦波、横波を入射し反射波形を収録し、スペクトル解析することにより、周波数2MHz付近において反射率の周波数依存性、接触負荷依存性(圧力0〜5MPa程度の範囲)を調べた。また、得られた反射率から接触面剛性(垂直方向、接線方向)を算出し、周波数依存性、接触圧力依存性を明らかにした。さらに、同じ接触状態に対して接触面の側面から界面波を送受信し、その波形から周波数1MHz付近での界面波位相速度を求め、これから接触面剛性(接線方向)の接触負荷依存性を調べた。これらの結果から、横波反射率から求めた接触面剛性と界面波速度から求めた接触面剛性の周波数依存性を異なる接触負荷レベルで比較したところ、良好な対応関係が確認された。この結果は、平成15年度に本研究者らにより得られたPMMA同士の接触面に対する結果を追確認することとなり、両測定による接触面剛性評価の定量的な有効性が再確認された。このほか、前年度の研究では、表面を研磨したアルミニウム同士の接触面に対して縦波バースト波を入射した場合の二次高調波を評価したが、横波バースト波の入射によっても高調波を計測できることを確認した。また、縦波バースト波入射による高調波特性とその理論モデルに基づく検討結果について平成17年8月開催の超音波国際会議(WCU/UI'05)、同10月開催の非線形超音波を用いた非破壊材料・損傷評価研究会、同11月開催の日本非破壊検査協会秋季講演大会において発表した。