目的

試験体へレーザーを照射した際に、照射部分の熱弾性効果により超音波が発生する。これを利用すれば超音波センサを接触させることなく試験体へ超音波を励起することができる。これは超音波を利用した非破壊検査の分野において、手の届かない場所、効果的にセンサを設置することが難しい曲面上、高温等危険な試験体への検査を行うための技術として注目されている。
今回、鋼板へのレーザー照射による超音波探傷解析をComWAVE上でシミュレートする。鋼板表面の最大変位を可視化し、欠陥像を得られるかを検証する。

解析条件

解析モデル

検査対象は鋼板とコンクリートを用いた剛性床板であり、下図に示す位置に欠陥を配置する。
レーザー垂直に入射するケース、入射角60度で入射するケースの2ケースを行う。

解析結果

垂直に入射したケースにおける、鋼板表面の最大変位図を以下に記す。右図は欠陥図と変位図を重ね合わせたものである。欠陥のある位置から放射線状の欠陥像を得られていることが分かる。

入射角60度でレーザーを照射したケースにおける、鋼板表面の最大変位図を以下に記す。右図は欠陥図と変位図を重ね合わせたものである。超音波は上下方向に強い指向性を持ち伝搬しており、欠陥の位置によって像が現れにくい場合があると分かる。

まとめ

今回、欠陥を含む鋼板へのレーザー超音波探傷解析をComWAVE上で行った。水充填、真空の欠陥いずれの場合も欠陥像を観測することができた。入射角を60度傾けたレーザーの場合、超音波に強い指向性が見られ、位置によっては欠陥像の見られない欠陥があった。