報告書番号

Q11007

タイトル（和文）

超音波伝搬シミュレーションにおけるハイブリッド法の要素技術開発 －無反射境界条件の特性解明と複雑形状部における音場計算法の開発－

タイトル（英文）

Development of Element Technologies for Wave Propagation Simulation by Hybrid Method- Clarification of Characteristics in Absorbing Boundary Conditions and Development of Method for Computataion of Ul

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

複雑形状部における超音波伝搬解析にハイブリッド法を適用するため，提案した無反射境界条件(以下，VPMLと記す)の周波数依存性と表面波及びラム波に対する有効性を明らかにすると同時に，周波数に応じて必要なVPMLの厚さも解明した．また，複雑形状部における超音波の伝搬経路を考案することにより，試験体表面が複な形状である場合の音場計算にも利用できる，幾何光学的回折理論による超音波探傷結果の予測手法を開発した．周波数を0.5MHz, 1MHz, 2MHz, 5MHz及び10MHzと変化させた結果，VPMLは0.5MHz~10MHzにおいて反射波を吸収する効果が十分あることを確認でき，VPMLの吸収効果は周波数及びVPMLの厚さに従って変化することが判った．また，VPMLはバルク波のみならず表面波及びラム波に対しても有効であることを確認できた．更に，試験体に導入された横穴を余盛からフェーズドアレイ探触子で探傷した場合，横波探傷及び縦波探傷のセクタースキャン画像上の指示が現れる位置については，幾何光学的回折理論による予測結果と実験で良好に一致 した．このことから，開発手法の妥当性が確認できた．これは，本手法が音場計算に十分有効であることを示唆している．

概要 （英文）

In order to simulate wave propagation in actual components in nuclear and thermal power plants, a hybrid method based on FEM and Geometry Theory is proposed in previous report. In this report, the proposed absorbing boundary condition named VPML is verified for different frequencies, directions and wave types. Moreover, ultrasonic testing simulation based on Geometry Theory of Diffraction is developed for components with complex geometry. Verification show that (1) VPML is applicable to frequency of 0.5 MHz to 10 MHz and does not depend on wave propagation direction, (2) VPML is not only applicable to bulk waves but also guided waves , such as Rayleigh surface waves and Lamb waves, and (3) optimum thickness of VPML depends on frequency. On the other hand, sector views for a specimen with complex geometry are predicted by the simulation developed for different focal depths and the numbers of active transducers . These views are in good agreement with experiment results, which shows that the simulation developed is valid to predict ultrasonic testing results for complex geometry and it can be also used to calculate ultrasonic field for complex geometry.

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