JPS62144064A - 繊維強化複合材料の超音波探傷法 - Google Patents
繊維強化複合材料の超音波探傷法Info
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- JPS62144064A JPS62144064A JP60282777A JP28277785A JPS62144064A JP S62144064 A JPS62144064 A JP S62144064A JP 60282777 A JP60282777 A JP 60282777A JP 28277785 A JP28277785 A JP 28277785A JP S62144064 A JPS62144064 A JP S62144064A
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、繊維強化複合材料の超音波探傷法に関する。
特に本発明は、繊維強化複合材料を使用する製品１１例
えば航空機、ロケットなど繊維強化複合材料を使用する
各棟ハイテク製品の品質向上に寄与する繊維強化複合材
料の超音波探傷法に関する。
えば航空機、ロケットなど繊維強化複合材料を使用する
各棟ハイテク製品の品質向上に寄与する繊維強化複合材
料の超音波探傷法に関する。
繊維強化複合材料の実用化されている超音波探傷法は第
６図に示すように試験体１の両側に送信探触子２と受信
探触子３をおき、送信探触子２よりの超音波４は水柱５
、試験体１、水柱６を経て受信探触子３に至る方式で、
試験体中にデラミネーション（層間剥離）７などの欠陥
があると受信探触子５に至る超音波４の音圧が低くなる
ことを利用した透過法であった。なお水柱５，６は給水
口８，９を通じて供給される水を噴出させることで作る
。
６図に示すように試験体１の両側に送信探触子２と受信
探触子３をおき、送信探触子２よりの超音波４は水柱５
、試験体１、水柱６を経て受信探触子３に至る方式で、
試験体中にデラミネーション（層間剥離）７などの欠陥
があると受信探触子５に至る超音波４の音圧が低くなる
ことを利用した透過法であった。なお水柱５，６は給水
口８，９を通じて供給される水を噴出させることで作る
。
上記超音波の透過を利用する超音波探傷法では、複合材
料自身のもっている超音波透過性の差異とデラミネーシ
ョン等の欠陥、特に倣小欠陥の存在が引きおこす超音波
透過度の変化との差がなくなると、欠陥検出が不可能に
なる欠点を有しており、従って上記従来の超音波探鶴法
では本質的に欠陥検出性に限界がある。
料自身のもっている超音波透過性の差異とデラミネーシ
ョン等の欠陥、特に倣小欠陥の存在が引きおこす超音波
透過度の変化との差がなくなると、欠陥検出が不可能に
なる欠点を有しており、従って上記従来の超音波探鶴法
では本質的に欠陥検出性に限界がある。
そこで、本発明は、この超音波の透過性を利用する探傷
法に代って、超音波の高感度の反射を利用し、微小デラ
ミネーションの検出性の向上を計るようにした繊維強化
複合材料の超音波探傷法を提供することを目的とする。
法に代って、超音波の高感度の反射を利用し、微小デラ
ミネーションの検出性の向上を計るようにした繊維強化
複合材料の超音波探傷法を提供することを目的とする。
そして、本発明は、上記目的を達成する手段として、繊
維強化複合材料において無害な繊維配向エコーが顕著な
方向性をもっていることを逆に利用し、垂直探傷法、斜
角一探触子法および斜角二探触子法の３深傷方法を組み
合せ、それぞれの探傷ハターン？総合判断することによ
り、有害な微小デラミネーションを無害な繊維配向エコ
ーよシ識別するようにしたものである。
維強化複合材料において無害な繊維配向エコーが顕著な
方向性をもっていることを逆に利用し、垂直探傷法、斜
角一探触子法および斜角二探触子法の３深傷方法を組み
合せ、それぞれの探傷ハターン？総合判断することによ
り、有害な微小デラミネーションを無害な繊維配向エコ
ーよシ識別するようにしたものである。
すなわち、本発明は、繊維強化複合材料の超音波探傷法
において、垂直探傷法、斜角一探触子法および斜角二探
触子法の５探傷法を同時に行い、かつ、斜角に配置され
た探触子を回転させて探傷し、これによって繊維強化複
合材料の材料の損傷に寄与しない愼維配向エコーと材料
に損傷を与える可能性のきわめて大きい微少デラミネー
ションとを識別し、該識別を探傷器画像の探傷波形パタ
ーンの比較によって行うことを特徴とする繊維強化複合
材料の超音波探傷法である。
において、垂直探傷法、斜角一探触子法および斜角二探
触子法の５探傷法を同時に行い、かつ、斜角に配置され
た探触子を回転させて探傷し、これによって繊維強化複
合材料の材料の損傷に寄与しない愼維配向エコーと材料
に損傷を与える可能性のきわめて大きい微少デラミネー
ションとを識別し、該識別を探傷器画像の探傷波形パタ
ーンの比較によって行うことを特徴とする繊維強化複合
材料の超音波探傷法である。
配向した繊維に超音波が斜入射した場合、斜角法は一探
触子法、二探触子法とも繊維配向に異方性を示すが、デ
ラミネーションなどは異方性を示さないので、本発明で
は、その差異を検出するようにしたものである。
触子法、二探触子法とも繊維配向に異方性を示すが、デ
ラミネーションなどは異方性を示さないので、本発明で
は、その差異を検出するようにしたものである。
以下第１図〜第５図に基づいて本発明の詳細な説明する
。第１図は本発明の一実施例である探傷方式図であり、
第２図は繊維配向とデラミネーションとの併存を示す図
であシ、第３図は繊維強化複合材料の構造を示す図であ
り、第４図は超音波パルス反射式垂直法探湯結果例を示
す図である。第５図は垂直探傷法、斜角一探触子法およ
び斜角二探触子法の説明とそれぞれの探傷法において検
出さ几るエコーの模式図である。
。第１図は本発明の一実施例である探傷方式図であり、
第２図は繊維配向とデラミネーションとの併存を示す図
であシ、第３図は繊維強化複合材料の構造を示す図であ
り、第４図は超音波パルス反射式垂直法探湯結果例を示
す図である。第５図は垂直探傷法、斜角一探触子法およ
び斜角二探触子法の説明とそれぞれの探傷法において検
出さ几るエコーの模式図である。
まず、繊維強化複合材料について説明すると、第３図に
示すように、繊維強化複合材料１１（以下炭素繊維強化
プラスチックス−ＣＦＲＩ’。
示すように、繊維強化複合材料１１（以下炭素繊維強化
プラスチックス−ＣＦＲＩ’。
Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｒｅ Ｒｅ１ｎｆｏｒｃｅｄ Ｅ
ｌａｓｔｉｃｓ−を代表例として使用）は、一般的に（
炭素）＊維を一方向に並べてシート状としたプリプレグ
１２をその繊維の配向がＯ’、−）−４５°、９０’、
−４５°。
ｌａｓｔｉｃｓ−を代表例として使用）は、一般的に（
炭素）＊維を一方向に並べてシート状としたプリプレグ
１２をその繊維の配向がＯ’、−）−４５°、９０’、
−４５°。
０°といった順序になるように積層し、これを数時間、
特定温度でキユアリングをすることにより、ＣＦＲＰ板
等の製品を製造している。
特定温度でキユアリングをすることにより、ＣＦＲＰ板
等の製品を製造している。
とのＣ！ＦＲＰはきわめて強力であるが、プリプレグの
剥離１３（デラミネーション）が発生すると、応力によ
って容易に破損することもある。
剥離１３（デラミネーション）が発生すると、応力によ
って容易に破損することもある。
このＣＩＰＲＰ仮を超音波探傷する場合、超音波透過法
ようも検出性の高い超音波パルス反射法を使用し、検出
性を高めるためにパルス反射法の感度を上昇させてこれ
を記録すると、第４図に示すような断続した線状の模様
１４が出現する。これはプリプレグ１２の繊維の配向（
ｏｏ。
ようも検出性の高い超音波パルス反射法を使用し、検出
性を高めるためにパルス反射法の感度を上昇させてこれ
を記録すると、第４図に示すような断続した線状の模様
１４が出現する。これはプリプレグ１２の繊維の配向（
ｏｏ。
±４５°、９０°）にほとんど一致して出現している。
これらの模様１４はプラスチックス１５との不均質な混
りや、繊維に沿って発生した微小気泡１６などによる、
超音波異方性のあることを示している。（第４図右図参
照） 本発明にかかる探傷法は第１図に示すような方法によっ
てデラミネーション、特に微小デラミネーションの識別
を行う。
りや、繊維に沿って発生した微小気泡１６などによる、
超音波異方性のあることを示している。（第４図右図参
照） 本発明にかかる探傷法は第１図に示すような方法によっ
てデラミネーション、特に微小デラミネーションの識別
を行う。
第１図においてＣＦＩＲＰ試験体（ここでは平板とする
）１１は全体を水槽中に浸漬し、該試験板上の１点１７
上に立つ法線２０に対し、これも水槽中に浸漬した送信
探触子１８と受信探触子１９を一定角度だけ傾けて対向
させる。この両探触子は対向したま＼、法線２ｏを軸と
して回転できるようになっている。さらに法線上の一点
に試験片に対し垂直に超音波を送受信でさる別の探触子
２１も設置する。また送信探触子１８は回転しながら送
受信もできるようにする。
）１１は全体を水槽中に浸漬し、該試験板上の１点１７
上に立つ法線２０に対し、これも水槽中に浸漬した送信
探触子１８と受信探触子１９を一定角度だけ傾けて対向
させる。この両探触子は対向したま＼、法線２ｏを軸と
して回転できるようになっている。さらに法線上の一点
に試験片に対し垂直に超音波を送受信でさる別の探触子
２１も設置する。また送信探触子１８は回転しながら送
受信もできるようにする。
これら探触子は非焦点形探触子には限定されず、必要に
応じ焦点形探触子の使用も可能である。
応じ焦点形探触子の使用も可能である。
ＣＦＲＰ試験板１１は第２図に示すようなデラミネーシ
ョン２２とエコーと生じる繊維配向２３とが存在してい
る。これを第１図に示すような配置によって探傷すると
、欠陥の有無とエコーのパターンとは第５図に示すよう
な種々の組合せとなる。
ョン２２とエコーと生じる繊維配向２３とが存在してい
る。これを第１図に示すような配置によって探傷すると
、欠陥の有無とエコーのパターンとは第５図に示すよう
な種々の組合せとなる。
欠陥の判定は第５図の３つの探傷方式を同時に実施し、
そのパターンを比較検討することによって複雑な繊維強
化複合材料中の危険な微小デラミネーションの識別を容
易にする。なお、微小なデラミネーションの識別は３つ
の探傷法によって生じる第５図に示すような各種ノくタ
ーンをコンピューターに記憶させることができるように
し、かつコンピューターが判断できるようにすると、探
傷能率の著しい向上が期待できる。
そのパターンを比較検討することによって複雑な繊維強
化複合材料中の危険な微小デラミネーションの識別を容
易にする。なお、微小なデラミネーションの識別は３つ
の探傷法によって生じる第５図に示すような各種ノくタ
ーンをコンピューターに記憶させることができるように
し、かつコンピューターが判断できるようにすると、探
傷能率の著しい向上が期待できる。
（戒維強化複合材料は航空機、宇宙機器など当社主ｐＨ
品に採用されつつあるが、その求められる強度は年々増
加し、かつデラミネーションの要検出寸法も小さくなり
つつある。本発明によれば、無害ではあるが、探傷を阻
害する繊維配向の影響を軽減させることができるので、
危険なデラミネーションの検出能が向上する効果を奏す
るものであシ、このため、繊維強化複合材料を使用する
製品の品質を向上させることができる。
品に採用されつつあるが、その求められる強度は年々増
加し、かつデラミネーションの要検出寸法も小さくなり
つつある。本発明によれば、無害ではあるが、探傷を阻
害する繊維配向の影響を軽減させることができるので、
危険なデラミネーションの検出能が向上する効果を奏す
るものであシ、このため、繊維強化複合材料を使用する
製品の品質を向上させることができる。
第１図は本発明の実施例である探傷方式図、第２図は繊
維配向とデラミネーションとの併存を示す図、第３図は
繊維強化複合材料の構造を示す図、第４図はパルス反射
式垂直法深傷結果例を示す図、第５図は垂直探傷、斜角
−探触子および斜角二探触子の各方式の説明並びにそれ
ぞれの探傷法において検出されるエコーの模式図、第６
図は従来の透過法探傷方式の説明図である。 第３図 ７．３ 第４図
維配向とデラミネーションとの併存を示す図、第３図は
繊維強化複合材料の構造を示す図、第４図はパルス反射
式垂直法深傷結果例を示す図、第５図は垂直探傷、斜角
−探触子および斜角二探触子の各方式の説明並びにそれ
ぞれの探傷法において検出されるエコーの模式図、第６
図は従来の透過法探傷方式の説明図である。 第３図 ７．３ 第４図
Claims (1)
- 繊維強化複合材料の超音波探傷法において、垂直探傷法
、斜角一探触子法および斜角二探触子法の３探傷法を同
時に行い、かつ、斜角に配置された探触子を回転させて
探傷し、これによって繊維強化複合材料の材料の損傷に
寄与しない繊維配向エコーと材料に損傷を与える可能性
のきわめて大きい微少デラミネーションとを識別し、該
識別を探傷器画像の探傷波形パターンの比較によって行
うことを特徴とする繊維強化複合材料の超音波探傷法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60282777A JPS62144064A (ja) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | 繊維強化複合材料の超音波探傷法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60282777A JPS62144064A (ja) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | 繊維強化複合材料の超音波探傷法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62144064A true JPS62144064A (ja) | 1987-06-27 |
Family
ID=17656940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60282777A Pending JPS62144064A (ja) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | 繊維強化複合材料の超音波探傷法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62144064A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001337073A (ja) * | 2000-05-26 | 2001-12-07 | Jiinesu:Kk | 炭素繊維強化プラスチック積層板のマトリックスクラック検出方法 |
| JP2012093093A (ja) * | 2010-10-22 | 2012-05-17 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 構造部材検査装置、構造部材検査方法 |
| CN108982666A (zh) * | 2018-07-24 | 2018-12-11 | 北京工业大学 | 一种对板结构反射/透射系数的水浸超声无损测量方法 |
| TWI819602B (zh) * | 2021-09-21 | 2023-10-21 | 日商日立製作所股份有限公司 | 超音波測量方法及超音波測量裝置 |
-
1985
- 1985-12-18 JP JP60282777A patent/JPS62144064A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001337073A (ja) * | 2000-05-26 | 2001-12-07 | Jiinesu:Kk | 炭素繊維強化プラスチック積層板のマトリックスクラック検出方法 |
| JP2012093093A (ja) * | 2010-10-22 | 2012-05-17 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 構造部材検査装置、構造部材検査方法 |
| CN108982666A (zh) * | 2018-07-24 | 2018-12-11 | 北京工业大学 | 一种对板结构反射/透射系数的水浸超声无损测量方法 |
| TWI819602B (zh) * | 2021-09-21 | 2023-10-21 | 日商日立製作所股份有限公司 | 超音波測量方法及超音波測量裝置 |
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