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サンプル&事例紹介ComWAVE:超音波解析ソフトウェア

レールの探傷解析(Bスコープ解析)

目的

ComWAVEでは図1のように、セクタスキャンとリニアスキャンの送受信設定を自動化できます。この機能を使用し、図2図3のモデルでレールの探傷解析を行います。レール上部に128ch 水浸アレイ振動子(探傷周波数2MHz(図4)、水距離20mm)、レール内に3種類の欠陥(水平方向長さ3mm、5mmおよび傾き30度長さ5mm)を配置します。探傷方法は、32chを駆動させリニアスキャン、セクタスキャンとします。その際の探傷方法の違いによる欠陥の検出性を評価します。

解析結果

図5図6に各モデルにおける探傷波形およびBスキャン画像を示します。1番右の30度の傾きを持った欠陥は、セクタスキャンのBスコープ表示(図5)ではっきりと確認できます。しかし、リニアスキャンではセクタスキャンほど強くは確認できません(図6)。このように探傷方法の違いにより、Bスコープの欠陥エコーの強弱に違いが起きます。

図7図8にAスコープ計算時の超音波伝搬図を示し、欠陥エコーの受信位置を比較します。すると、リニアスキャンではセクタスキャンに比べ、傾き30度からのき裂エコー経路が入射経路から大きくずれているため、受信アレイにほとんどエコーが戻らないことがわかります。

このように、シミュレーションを行うことで超音波の伝播を可視化することができ、同じ欠陥の位置でも探傷方法の違いで、エコーの強弱が異なる理由を視覚的に確認することができました。

アレイプローブの遅延時間自動設定機能

アレイプローブの遅延時間自動設定機能 図1

アレイプローブの個々の振動子からの超音波放射遅延時間を自動計算します。これにより、セクタスキャン、リニアスキャンの送受信条件設定を自動化します。

レールの探傷解析モデル(2次元モデル)

セクタスキャン

レールの探傷解析モデル 解析モデル → レールの探傷解析モデル Bスコープ表示
図2

リニアスキャン

レールの探傷解析モデル 解析モデル → レールの探傷解析モデル Bスコープ表示
図3

解析条件

物性値
材料
縦波音速
横波音速
密度
1,500 m/s
1,000kg/m3
レール
5,900 m/s
3,200 m/s
7,800kg/m3

要素数:3,082,458
メッシュサイズ:0.035mm
入力周波数:2MHz

ComWAVE:サンプル&事例紹介(ユーザーページ) 図4 振動子の強制変位波形

Aスコープ、Bスコープ表示

セクタスキャン

ComWAVE:サンプル&事例紹介(ユーザーページ) 図5

リニアスキャン

ComWAVE:サンプル&事例紹介(ユーザーページ) 図6

Aスコープ計算時の超音波伝搬図

セクタスキャン

Aスコープ計算時の超音波伝搬図(セクタスキャン)
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Aスコープ計算時の超音波伝搬図(セクタスキャン) 図7

リニアスキャン

Aスコープ計算時の超音波伝搬図(リニアスキャン)
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Aスコープ計算時の超音波伝搬図(リニアスキャン) 図8
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