逆解析援用による三次元表面き裂の高精度測定に関する実験的研究

三维表面裂纹逆分析高精度测量实验研究

• 批准号: 08750125
• 负责人: 小田 和広
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Tokuyama College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750125/
• 关键词: 逆問題; 非破壊検査; 体積力法; 表面き裂; 測定誤差

本研究は,物体表面より測定されたひずみ情報を基に,計算機を用いた数値解析的処理を施すことにより,構造物中に存在するき裂等の欠陥の位置および形状を同定するき裂逆問題解析システムを開発することが目的である.申請者らのこれまでの研究により,半無限体表面に垂直にはいった3次元表面き裂の同定問題,および傾斜表面き裂の内部形状同定問題の解析を行い,数値実験を通し提案する手法の有効性を検討した.しかしながら実際に試験を実施する現場においては,計測されるひずみデータが,常に精度よく得られるとは限らない。そこで,本研究では,実際の計測値を模擬した誤差を含むひずみ情報を与え,そのデータに基づいて3次元表面き裂の同定問題の解析を行った.計測誤差としては,一様乱数を用いて,順解析によって得られる計算値に1%,5%,10%の誤差を混入させた。き裂形状・寸法の高精度な同定を行うために,ひずみ測定点数および測定位置などの検討を加えた.また,傾斜した3次元表面き裂の同定実験も同様な誤差を含むデータを用いて模擬試験を行った.その結果,表面き裂の傾斜角度の同定精度が比較的良くない場合においても,表面き裂の荷重方向の投影面積は,比較的精度良く推定できることが明らかとなった.また,本研究で採用している逆問題解析手法は,通常,順問題の解析に用いられる計算力学的手法(ここでは体積力法)を中心に据えたものであり,それの反復計算により解が求まる.したがって,逆解析を種々の問題へ応用していくためには,ひずみ場の順解析に用いる解析法を発展させていくことも重要である.本研究では,体積力法の特異積分方程式を厳密に解く方法(未知関数を基本密度関数と多項式の積によって近似する方法)を,各種き裂および介在物の干渉問題にも応用した.

This study aims to determine the location and shape of cracks existing in structures, and to analyze the inverse problems of cracks. The applicant's research on this topic is aimed at solving the problem of identity between vertical and three-dimensional cracks on semi-infinite surfaces and the problem of identity between internal shapes of cracks on inclined surfaces. The test is performed on the spot, and the measurement is performed on the spot, and the accuracy is always limited. In this study, the actual measurement error of simulation is included in the analysis of the problem of three-dimensional surface crack. The measurement error is mixed with the error of 1%, 5%, 10% of the calculated value. High precision of crack shape, inch method and determination of line, measurement of points and measurement of position. The three dimensional surface crack and the constant error are included in the test results. As a result, the accuracy of the slope angle of the surface crack is good for comparison, and the accuracy of the projection area of the load direction of the surface crack is good for comparison. In this study, the inverse problem analysis method is adopted. Generally, the method of computational mechanics (volumetric force method) is used for the analysis of forward problems. The problem of inverse analysis is solved by using the analytical method of inverse analysis. In this paper, the special integral equation of the volumetric force method is solved by a compact method (approximation method of product of unknown relation, basic density relation and polynomial).

项目成果

野田尚昭: "任意個の一列菱形介在物の干渉効果の解析" 日本機械学会論文集(A編). 62・600. 1870-1876 (1996)

Naoaki Noda：“任意单列菱形夹杂物的干涉效应分析”日本机械工程学会会刊（A版）1870-1876（1996）。

野田尚昭: "特異積分方程式による2個および多数個の斜め縁き裂の干渉効果の解析" 日本機械学会論文集(A編). 62・598. 1361-1367 (1996)

Naoaki Noda：“使用奇异积分方程分析两个和多个对角边缘裂纹的干涉效应”日本机械工程师学会会刊（A版）1361-1367（1996）。

野田尚昭: "特異積分方程式による菱形介在物の干渉効果の解析" 日本機械学会論文集(A編). 62・598. 1456-1463 (1996)

Naoaki Noda：“使用奇异积分方程分析菱形夹杂物的干涉效应”日本机械工程学会会刊（ed.A）1456-1463（1996）。

小田和広: "不等長界面き裂の応力拡大係数の干渉効果と弾性定数の影響" 材料. 46・4(掲載決定). (1997)

小田一宏：“应力强度因子的干扰效应和弹性常数对不等长界面裂纹的影响”材料46・4（出版）。