音速の応力への非直線的依存性の金属内部弾性限界推定への応用

摘要

このためにまず金属材料としてはアルミニウムを用い，超音波伝播方向に垂直な方向から応力を加えた場合について音速の応力への依存性を計測し，これが非線形的であることを確かめた。次に，金属中の目的とするところに一定の大きさの応力摂動を加え，これに対する超音波の伝播速度の変化を計測するとこれが先の非線形特性との関係で弾性限界の推定に使えることを示した。さらにこの計測法を具体的に実現するために応力の摂動用の単峰性的な超音波（以下応力摂動用ポンプ波と呼ぶ）の発生器，音速変化を検出するための連続的超音波（以下プローブ波と呼ぶ）系などから成る計測系の構成と動作原理及びプローブ波の位相変調量と摂動応力によるプローブ波音速変化との関係を示すとともにこれらの系の基本特性を明らかにした後，これを用いてアルミニウム試料について弾性限界の推定を試みた。その結果は基本特性を利用したシミュレーション結果とも良く一致していることが分かった。なお今までの歪みゲージ法によっても同じ寸法の試料の同じ位置での弾性限界を求め，これと本計測系による計測結果との比較によって提案した方法の有用性を検証した。