ラム波非線形伝搬挙動の解明による積層材料の高効率・高感度非破壊評価原理の確立

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本年度はガイド波における高調波発生挙動について実験的および理論的な検討を行い, 以下に示す結果をそれぞれ得た.1. 材料の表面近くを伝搬するガイド波の一種であるレイリー波の高調波発生挙動に関する実験的な検討を行った. アルミニウム合金ブロックにレイリー波を励起し, レーザ・ドップラー振動計を用いて試験片の表面振動を測定した. 測定された波形から基本波および二次高調波振幅の二次元的な分布を評価した. 既往の多くの研究では, レイリー波がその伝搬方向と垂直な方向に対して一様な振幅分布を持つことが仮定されているが, 本実験により, 実用的に用いられる有限の大きさのトランスデューサから生じるレイリー波ではその仮定が成り立たないことが示された. また, 定量的な材料非線形性の評価のためには, レイリー波の幾何的な拡散の影響を考慮する必要があることを示した.2. 積層材料中を伝搬する高調波発生挙動に関する数値的な解析を行った. 本研究では2枚のアルミニウム合金板を接着材によって接合した積層材料を対象とした. 解析では(a)アルミニウム合金板および接着剤の層は完全に接合されており, 各材料の材料非線形性を考慮したモデルと, (b)アルミニウム合金板2枚の界面を非線形な応力-変位関係をもつバネによって結合されているモデルの2種類について検討を行った. (a)については材料非線形性を考慮に入れた時間領域有限差分法, (b)については有限体積法を用いたガイド波伝搬シミュレーションを行った. 発生した高調波振幅の基本波周波数依存性を検討したところ, いずれのモデルでも位相整合条件を満たす周波数において高調波振幅が大きく増大した.上記したように1ではガイド波の空間的な振幅分布について, 2ではガイド波の位相整合条件と高調波発生挙動の関係を検討するなど, 本研究の成果はガイド波における高調波発生挙動の解明に資するものである.