光ファイバ/ピエゾ素子センサネットワークを埋め込んだ知的複合材料構造の損傷評価

ピエゾ素子を用いた振動センサ/アクチュエータと受入研究者のグループが開発した新規(DEFEW)光ファイバ振動センサを組み合わせたセンサネットワークを先進複合材料構造に構成する。信号処理技術及び損傷同定技術を活用して知的材料構造モデルを試作開発し、その構造モデルを用いた損傷検出実験を実施する。従来センサより高感度で広帯域なDEFEW光ファイバセンサを用いることにより、微視的損傷モードを判別し、損傷の程度や危険度を判定することを可能とする。さらにセンサネットワークから得られる多数センサからの信号の相関や時刻歴を分析することにより、損傷位置を同定する。これらの研究を総合して、痛みや疲労の程度を判定し、突発的な過大荷重や衝撃を検知し、構造の残存強度や残存寿命を推定しながら、補強・補修のために必要な損傷位置と大きさに関する情報を提供できる、知的材料構造を開発することを本研究目的とする。上記目的を達成するため本年度は、PZTセンサと光ファイバセンサのーネットワークの構成最適化とCFRPパネル上への実装を検討した。計測実験及び信号処理解析を行い、損傷検出及びその同定方法について検討して総合的に評価した。その結果、はく離部と健全部における板波の伝搬速度の違いによる波形の変化から、はく離損傷を検出することに成功した。

ピエゾ素子を用いた振動センサ/アクチュエータと受入研究者のグループが開発した新規(DEFEW)光ファイバ振動センサを組み合わせたセンサネットワークを先進複合材料構造に構成する。信号処理技術及び損傷同定技術を活用して知的材料構造モデルを試作開発し、その構造モデルを用いた損傷検出実験を実施する。従来センサより高感度で広帯域なDEFEW光ファイバセンサを用いることにより、微視的損傷モードを判別し、損傷の程度や危険度を判定することを可能とする。さらにセンサネットワークから得られる多数センサからの信号の相関や時刻歴を分析することにより、損傷位置を同定する。これらの研究を総合して、痛みや疲労の程度を判定し、突発的な過大荷重や衝撃を検知し、構造の残存強度や残存寿命を推定しながら、補強・補修のために必要な損傷位置と大きさに関する情報を提供できる、知的材料構造を開発することを本研究目的とする。上記目的を達成するため本年度は、PZTセンサと光ファイバセンサのーネットワークの構成最適化とCFRPパネル上への実装を検討した。計測実験及び信号処理解析を行い、損傷検出及びその同定方法について検討して総合的に評価した。その結果、はく離部と健全部における板波の伝搬速度の違いによる波形の変化から、はく離損傷を検出することに成功した。