力学的非線形性を有する界面を含む積層構造物中の非線形弾性波伝搬挙動の解明

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本年度は，アルミニウム接着接合部における被着体汚染の評価法について検討を行った．接着接合部では汚染や空隙により被着体層と接着剤層の間に両者と異なる力学的特性を持つ領域が存在する．この中間層を界面剛性と呼ばれるパラメータによりモデル化を行うことで，界面の力学特性の評価を行うことを目的に検討を行った．既往の検討では，反射スペクトルに含まれる共振ノッチの周波数によってモデルと実験を比較し，モデルパラメータの最適化を行ってきた．この方法では，①最適化を行う初期値パラメータに対して結果が変化する，②実験から共振ノッチが明瞭に評価できない場合があるなどの問題があった．これらはいずれも接着接合部の安定した評価の妨げとなっていた．そこで本検討では，すべての周波数成分の反射スペクトルの値をモデルと比較することによりパラメータの最適化を行う方法について，検討を行った．本手法に基づいてアルミニウム合金板を構造用エポキシ接着剤によって接着した試験片に対し，接着剤層厚さと被着体厚さを評価した．評価結果は光学的に測定された接着剤層厚さと被着体厚さとそれぞれ良い相関があった．この結果から本モデルで用いた二重界面モデルおよびすべての周波数成分の反射スペクトルを用いたモデルパラメータの最適化法の妥当性が示された．また，従来法では評価が困難であった対象にも安定した評価が可能になった．一方で，評価された界面剛性は，本来考えられる界面剛性の大きさを大きく上回る結果がほとんどであった．この結果は界面剛性が一定の値以上になると評価関数がほとんど変化しない性質のため，解析が発散した結果と考えられる．このため，本検討で用いた試験片の界面剛性の範囲では本手法の適用は本質的に難しいことが明らかになった．