超音波非線形性を用いた閉口亀裂進展評価に対するデュアル共振型超音波探触子の開発

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検査対象物の外表面(測定面)に対し垂直方向に存在する閉口き裂に対し,より高精度かつ高感度で探傷を行うための手法について以下の検討を行った.・斜角型点集束探触子を作製し,外表面から超音波を閉口き裂に集束させたときの閉口き裂からの非線形性応答を調べた.その結果,平面超音波での計測と比較し閉口き裂と開口き裂の識別がより明確となった.また,点集束超音波を試験片内で走査することにより非線形性応答と閉口き裂の高さに相関があることがわかり,閉口き裂のサイジングに対する本手法の有効性を見出すことができた.・閉口き裂に超音波を照射したときにき裂先端で生じる回折波に着目し,この回折波の非線形性測定による閉口き裂の探傷精度向上を試みた.また,閉口き裂に低周波の超音波(ポンプ波)を照射し,同時に高周波の超音波(プローブ波)で回折波を発生させて非線形性を計測する手法の検討も行った.その結果,通常の平面波に比べ回折波の非線形性はき裂先端部の接触状態をより反映することが確認された.また,ポンプ波の利用により,き裂先端部の非線形性応答感度が向上することがわかり,き裂の進展性評価に対する信頼性が向上した.一方,表面近傍に存在するき裂に対して表面波探傷法で評価する手法を検討した.高分子圧電材料の特徴を応用することによって,電極の分割により鏡面反射波と干渉することなく漏洩レイリー表面波のみ受信することが可能でかつエッジ波の発生を抑制も可能な集束超音波探触子を開発した.この探触子を用いて疲労損傷材料に対し表面波音速の測定を行った結果,き裂発生前の疲労度評価が可能であることを実証した.