超音波LCR波ベースの飛行時間分析を用いた定量バイアキシアルストレスの測定

科学分野:

• 材料科学 材料科学とは
• 非破壊的試験 破壊的でない試験
• 固体力学 固体力学とは

背景:

• 超音波ストレスの測定は,単軸負荷のために確立されています.
• 双軸性ストレス状態下での体系的な検証は欠けている.
• 正確なストレス評価は,エンジニアリング構造の整合性にとって極めて重要です.

研究 の 目的:

• バイアシアルストレスの測定のための超音波方法の開発と検証.
• ストレス分析のための再現可能なデバイス・アルゴリズム・データパイプラインを確立する.
• 複雑な機内負荷下での超音波ストレスの測定の精度を評価する.

主な方法:

• エンジニアリンググレードのバイアキシアルロードプラットフォームの開発.
• 三方向に統合されたLCRプローブを使用して,同時に三方向に飛行時間を取得しました.
• X70鋼の単軸試験と双軸再構築のためのMurnaghanの音響弾性を使用して校正された張力係数.

主要な成果:

• 36状態の平面内ストレスマトリックス (0-250 MPa) を構築した.
• 達成された平均絶対誤差 (MAE) は ~7-8 MPa (~3%FS) で,根の平均平方誤差 (RMSE) は ~9 MPa (3.5-3.7%FS) である.
• 最大絶対誤差は,ストレスの範囲全体で ~15 MPa (≤6%FS) の範囲にとどまった.

結論:

• 開発されたシステムは,複雑な機内負荷下での超音波LCRベースのストレス測定のための定量的な証拠を提供します.
• 検証されたパイプラインは,構造的健康モニタリングに不可欠なストレスの正確な定量化を可能にします.
• この研究は,工学構造物の非破壊的評価技術を進歩させています.