芝浦工大、構造物の損傷を完全非接触/非破壊で高精度に検知するシステムを開発――従来よりも約100倍強いLamb波を衝撃波で生成

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芝浦工業大学は2018年7月26日、レーザー誘起プラズマ(Laser-induced plasma:LIP)による衝撃波を使用し、構造物の損傷を完全に非接触/非破壊で高精度に検知するシステムを開発したと発表した。

航空機やプラントなどの大型構造物の損傷を検知するために、薄板構造物に伝播する弾性波の一つであるLamb波を用いた検討がなされている。しかし、従来のレーザー熱弾性により生成されたLamb波で行う非破壊検査ではLamb波が弱く、検知精度を高めるために、計測における平均化回数を多くしていることから、短時間での広域検査は困難だった。他方、レーザーアブレーション(Laser ablation:LA)現象によるLamb波生成手法では、従来よりも約100倍強い振幅のLamb波を発生させ、これまでの50分の1程度の時間で検査が可能となったが、検査対象にごく小さな痕ができるという問題があった。

そこで研究グループは、高出力のパルスレーザーを空気中に照射してLIPを形成し、それにより発生する衝撃波を用いることで、LAと同じ精度で、完全に非接触/非破壊で損傷を検知することに成功した。LIP衝撃波により加振力を作用させるため、検査対象と衝撃波の生成位置を変化させることで、生成されるLamb波の大きさや周波数特性、加振面積などをコントロールでき、さまざまな損傷の検知ができる。

今回の実験では、ジュラルミン平板に伝播するLamb波をレーザードップラー振動計により可視化し、その伝播を観察することで人工的に設けた貫通亀裂の検知にも成功した。今後は、航空機のような大型構造物に対する広域損傷検知などへの実用化を目指すとしている。

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