熱過渡負荷を受ける構造物の損傷評価 -超音波信号のウェーブレット解析による損傷検出-

Damage evaluation of vessel model under thermal transient loading; Detection of damage by wavelet analysis for ultrasonic waveform

川崎 弘嗣; 菅谷 全*

Kawasaki, Hirotsugu; not registered

熱過渡の繰り返し負荷を受けた構造物の損傷を評価するため、超音波法により基礎的な検討を実施した。き裂発生以前からの損傷状態を検出するため、超音波エコー波形の解析法としてウェーブレット解析を適用した。ウェーブレット変換による時間-周波数解析を行い、超音波パラメータの評価を行った。その結果、超音波エコーの解析にいくつかの基本ウェーブレット変換を適用した結果、Gaborウェーブレットが適切であった。Gaborウェーブレット変換を用いて輝音波エコー波形を解析した結果、エコーの周波数特性において、ピーク周波数より高周波成分で音速の低下と損傷量との対応が得られた。超音波エコーの周波数解析から、2つの底面エコーB1およびB2のそれぞれのピーク周波数fpに対してその差分fpを取ることにより、損傷量に対応したパラメータとして評価できた。損傷量に対して、微小硬さと超音波音速特性はよい相関関係が得られ、計測方法の相互利用が可能である。本研究より、超音波エコーの波形解析方法として、ウェーブレット解析が有効であり、その方法を用いてき裂発生以前の損傷状態を検出できる見通しが得られた。

The damage evaluation for the vessel model on the cyclic thermal transient loading in sodium were performed by the ultrasonic detection method. The wavelet analysis that was an analysis method of the waveform was applied to detect the micro damage before a sign of the crack initiation. The time-frequency analysis by the wavelet transform was performed to evaluate the ultrasonic parameter for the micro damage. As the results, the ultrasonic echo was analyzed by some mother wavelet, and Gabor wavelet was reasonable. The analysis of ultrasonic echo by Gabor wavelet showed drop of the sound velocity at higher frequency than the peak frequency because of attenuation in the high frequency component. The difference of the peak frequency △fp between B1 and B2 echoes increased with the amount of damage, and △ fp was available as a parameter for the micro damage detection. The correlation between the sound velocity and the micro hardness for the amount of damage was also found, and each method suggested to available alternately. ln this study, it was indicated that an ultrasonic wave characteristic value that can detect damaged state before crack initiation was obtained from the wavelet analysis.