Top > Search of International Patents > DEVICE AND METHOD FOR EVALUATING POROSITY IN COMPOSITE MATERIAL

DEVICE AND METHOD FOR EVALUATING POROSITY IN COMPOSITE MATERIAL

Foreign code F180009656
File No. 3983
Posted date Nov 21, 2018
Country WIPO
International application number 2014JP006147
International publication number WO 2015098010
Date of international filing Dec 9, 2014
Date of international publication Jul 2, 2015
Priority data
  • P2013-266732 (Dec 25, 2013) JP
Title DEVICE AND METHOD FOR EVALUATING POROSITY IN COMPOSITE MATERIAL
Abstract In this porosity evaluation method, one surface of a composite material having a multilayer structure is set as the incidence surface, an ultrasonic wave enters from the incidence surface in the thickness direction of the composite material, and the reflected waves (the entirety of reflected waves) are received from the incidence surface. Next, the received entirety of reflected waves is subjected to a time-frequency analysis. Thus, the information included in the entirety of reflected waves about the change over time of the reflected waves (interlayer reflected waves) from the interfaces between the layers of the multilayer structure is acquired. This change information is used to optimally evaluate the thickness-direction porosity distribution in the composite material.
Outline of related art and contending technology BACKGROUND ART
In recent years, it has been used in the field of metallic materials, fiber-reinforced resin composite material (hereinafter, appropriately 'composite material' abbreviated.) Has been widely used.For example, carbon fiber as the fibrous reinforcement material (carbon fiber) is used, the matrix comprising the epoxy resin or the like which is impregnated with the resin material by molding a carbon fiber-reinforced type (in general, carbon fiber reinforced plastic (CFRP) is referred to.) Is, in addition to being lighter than the metal material, from a higher strength, especially in recent years, sports equipment, industrial machinery, a vehicle (a car and a bicycle), such as aerospace fields employed.
Is a molded product made of composite material, in general, a plurality of sheets of prepreg (the fibrous reinforcement material sheet made from a matrix resin such as the impregnation material is added to a) are stacked, the resulting laminate is pressurized and heated by an autoclave (pressure cooker) obtained by curing.
Here, when curing the laminate prior to the pressure applied by the heating temperature or, in the interior of the composite material 'porosity' referred to as a large number of defects in the form of a number of fine pores can occur in the dispersion.When a predetermined amount of porosity in the composite there is one or more, resulting in deterioration of the structural strength of the composite material.In particular, aerospace composite material when used in the field, as compared with other fields for demanding regarding the structural strength, the amount of porosity should be reduced as much as possible.Therefore, when manufacturing a composite material, the porosity required for non-destructively assess.
Conventional, non-destructively assess defects of the composite material as a technique, for example, to Patent Document 1 disclosed an ultrasonic inspection method, or, as disclosed in Patent Document 2 of the ultrasonic inspection apparatus can be used.Each of these techniques, both the composite material used in the aeronautical mainly the target.Then, in each of the techniques, from the surface of the composite material (composite) the thickness direction of the incident ultrasound, or the back surface of the rear surface of the measurement of the reflected wave of the transmitted wave is measured, the degree of attenuation of the transmitted wave or reflected wave, transmitted wave or reflected wave or based on the attenuation properties, and the inspection for defects of the composite material.
Scope of claims (In Japanese)請求の範囲 [請求項1]
 プリプレグを複数枚積層した後に硬化させて得られる、多層構造の複合材料の一方の面を入射面として、当該入射面から前記複合材料の厚さ方向に向かって超音波を入射するとともに、当該入射面側において反射波を受信し、
 受信した前記反射波を全体反射波とし、当該全体反射波に含まれる、前記多層構造の層間界面からの反射波を層間反射波としたときに、
 前記全体反射波を時間-周波数解析することにより、前記複合材料に含まれるポロシティの厚さ方向の分布を評価するために用いられる、前記層間反射波の時間的な変化情報を取得する、
複合材料内のポロシティ評価方法。

[請求項2]
 前記複合材料の他方の面である底面から反射される底面反射波の減衰に基づいて、当該複合材料に含まれる前記ポロシティを総量的に評価するために用いられる超音波の入射周波数を、標準周波数としたときに、
 前記超音波の入射周波数は、前記標準周波数よりも、高く設定される、
請求項1に記載の複合材料内のポロシティ評価方法。

[請求項3]
 前記入射周波数は、前記複合材料を構成するプライの厚さに応じて変更可能となっている、
請求項1または2に記載の複合材料内のポロシティ評価方法。

[請求項4]
 前記複合材料内における前記ポロシティの分布を推測するために、評価用情報と、実際に受信した前記層間反射波からの前記変化情報と、を対比し、
 前記評価用情報としては、
 モデル化した前記ポロシティを含む前記複合材料と、当該複合材料に対する前記超音波の入射および前記反射波の受信と、を模擬的に再現する数値シミュレーションを行うことにより得られる模擬的な前記層間反射波の変化情報、および、
 既知の前記ポロシティを含む前記複合材料の試験片に対して、前記超音波の入射および前記反射波の受信を行うことにより取得される、前記層間反射波の既知情報、の少なくとも一方が用いられる、
請求項1から3のいずれか1項に記載の複合材料内のポロシティ評価方法。

[請求項5]
 プリプレグを複数枚積層した後に硬化させて得られる、多層構造の複合材料の一方の面である入射面に対して、当該複合材料の厚さ方向に向かって超音波を入射するとともに、当該入射面からの反射波を受信する、超音波検出器と、
 受信した前記反射波を全体反射波とし、当該全体反射波に含まれる、前記多層構造の層間界面からの反射波を層間反射波としたときに、
 前記全体反射波を時間-周波数解析することで、前記複合材料に含まれるポロシティの厚さ方向の分布を評価するために用いられる、前記層間反射波の時間的な変化情報を取得する、時間-周波数解析器と、を備えている、
複合材料内のポロシティ評価装置。

[請求項6]
 前記変化情報から表示用情報を生成する表示用情報生成器と、
 前記表示用情報を用いて前記変化情報を表示可能とする表示器と、をさらに備えている、
請求項5に記載の複合材料内のポロシティ評価装置。

[請求項7]
 前記時間-周波数解析器より得られる前記変化情報を、評価用情報と対比することにより、前記複合材料内における前記ポロシティの分布を推測する、ポロシティ評価器、を備え、
 前記評価用情報として、模擬的な前記層間反射波の変化情報、および、予め取得した前記複合材料の前記層間反射波の既知情報の少なくとも一方が用いられ、
 模擬的な前記層間反射波の前記変化情報は、モデル化した前記ポロシティを含む前記複合材料に対する、前記超音波の入射および前記反射波の受信を、数値シミュレーションにより模擬的に再現して得られるものであり、
 前記既知情報は、既知の前記ポロシティを含む前記複合材料の試験片に対して、前記超音波の入射および前記反射波の受信を行うことにより取得されたものである、
請求項5または6に記載の複合材料内のポロシティ評価装置。

[請求項8]
 前記数値シミュレーションを行う超音波送受信シミュレータ、および、前記評価用情報を複数記憶する評価用情報データベースの少なくとも一方を備え、
 前記ポロシティ評価器は、前記超音波送受信シミュレータ、および、前記評価用情報データベースの少なくとも一方から、前記評価用情報を取得する、
請求項7に記載の複合材料内のポロシティ評価装置。

  • Applicant
  • ※All designated countries except for US in the data before July 2012
  • Kawasaki Heavy Industries, Ltd.
  • KYOTO UNIVERSITY
  • Inventor
  • BIWA, Shiro
  • KURAISHI, Akira
IPC(International Patent Classification)
Please contact us by e-mail or facsimile if you have any interests on this patent. Thanks.

PAGE TOP

close
close
close
close
close
close