JP2013152227A - 複合材料の不規則性の検査のための超音波モデリング - Google Patents

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Abstract

【課題】複合材料から製造された構造における、不規則性の重度及び／又は深度を特徴づける簡便で、短時間に検査出来る方法を提供する。
【解決手段】少なくとも一つの不規則性２７０パラメータに関連付けられた第１の波形データセットを供給するために、第１の検査シミュレーションが行われる。第１の検査シミュレーションは、第１の評価設定を使用して行われる。第１の画像は第１の波形セットに基づいて生成され、第１の画像の品質が所定の閾値を満たすかどうかが決定される。
【選択図】図２

Description

本発明は概して材料の非破壊評価に関し、具体的には不規則性に関する複合構造の検査に使用される方法とシステムに関する。
既知の航空機システムの製造に複合材料が使用されることが多くなっている。複合材料からつくられた少なくとも幾つかの構造は、製造の間に形成される皺のような不規則性を含むことがあり、このような不規則性によって複合材料の機械特性が影響を受ける、及び／又は変更されることがある。したがって、複合材料から製造された少なくとも幾つかの構造に対し、取り付け及び／又は使用前に、評価及び／又は検査が行われる。
このような構造の一つの既知の検査方法は、パルスエコー超音波及び／又はＸ線検査を含んでいる。しかしながら、少なくともこのような方法の一部は、不規則性の影しか検出せず、すなわち不規則性の重度及び／又は深度を完全に特徴づけることはできない。さらに、少なくともこのような方法の一部は、面倒である、且つ／又は長時間を要する。
一態様では、複合材料の検査に使用される一つの方法が提示される。この方法は、少なくとも一つの不規則性パラメータを規定することを含む。この不規則性パラメータに関連付けられた第１の波形データセットを供給するために、第１の検査シミュレーションが行われる。第１の検査シミュレーションは、第１の評価設定を使用して行われる。第１の画像が第１の波形セットに基づいて生成され、第１の画像の品質が所定の閾値を満たすかどうかが決定される。
別の態様では、コード化されてコンピュータで読込可能な命令を有するコンピュータで読込可能な記憶装置が提供される。この命令は、少なくとも一つの不規則性パラメータに関連付けられた第１の波形データセットを供給するための第１の検査シミュレーションを行うことができる。第１の検査シミュレーションは、第１の評価設定を使用して行われる。第１の画像が第１の波形セットに基づいて生成され、第１の画像の品質が所定の閾値を満たすかどうかが決定される。
また別の態様では、システムが提供される。このシステムは、少なくとも一つの不規則性パラメータに関連付けられた第１の波形データセットを供給するための第１の検査シミュレーションを行うように構成されたモデリングモジュールを含んでいる。第１の検査シミュレーションは、第１の評価設定を使用して行われる。撮像モジュールは、第１の波形セットに基づいて第１の画像を生成し、第１の画像の品質が所定の閾値を満たすかどうかを決定するように構成されている。
本明細書に記載されるフィーチャ、機能及び利点は、本発明の種々の実施形態で独立に実現することが可能であるか、又は他の実施形態において組み合わせることができる。それら実施形態のさらに詳細な説明は、後述及び添付図面にみることができる。
例示的な航空機の平面図である。 図１に示された航空機に使用されうる例示的な複合構造の断面図である。 図２に示された複合構造の拡大断面図である。 図２及び３に示された複合構造のモデルである。 図２に示された複合構造の検査に使用されうる例示的なコンピュータシステムの概略図である。 図４に示されたモデルの例示的な仮想画像のスクリーンショットである。 図２に示された複合構造の検査を容易にするために使用されうる例示的なユーザインターフェースのスクリーンショットである。 図５に示されたコンピュータシステムを使用して図２に示された複合構造を検査するために実施されうる例示的な方法のフロー図である。
種々の実施形態の具体的な特徴が一部の図面には示され、他の図面には示されないことがあるが、このような図解は便宜上行われているにすぎない。任意の図面の任意のフィーチャは、他の任意の図面の任意フィーチャと組み合わせて参照及び／又は特許請求されることがある。
本明細書に記載される主題は概して材料の非破壊評価に関し、具体的には不規則性に関する複合構造の検査に使用される方法とシステムに関する。一実施形態では、少なくとも一つの不規則性パラメータに関連付けられた第１の波形データセットを供給するために、第１の検査シミュレーションが行われる。第１の検査シミュレーションは第１の評価設定を使用して行われ、第１の波形セットに基づいて第１の画像が生成される。第１の画像の品質が所定の閾値を満たす場合、第１の評価設定は所望の評価設定として認定される。これにより、第１の評価設定を使用して、しわなどの不規則性について複合構造を物理的に検査することができる。
本明細書に記載される方法とシステムの例示的な技術的効果には、少なくとも以下の一つ、すなわち：（ａ）少なくとも一つの不規則性パラメータを規定すること、（ｂ）少なくとも一つの複合構造パラメータを規定すること、（ｃ）少なくとも一つのシミュレーションパラメータを規定すること、（ｄ）少なくとも一つの不規則性パラメータに基づいて少なくとも一つのモデルを生成すること、（ｅ）少なくとも一つの不規則性パラメータに関連付けられた第１の波形データセットを供給するための第１の検査シミュレーションを実行すること、（ｆ）第１の画像の品質が所定の閾値を満たすかどうかを決定すること、及び（ｇ）第１の評価設定を、複合構造の検査に使用される所望の評価設定として認定することのうちの一つが含まれる。
「一つの」という語から始まる単数形の要素又はステップは、複数の要素又はステップを除外することが明示的に記載されていない限り、複数の要素又はステップを除外しないと理解すべきである。さらに、本発明の「一実施形態」及び／又は「例示的実施形態」への言及は、記載されているフィーチャも取り込む他の実施形態の存在を除外するものではない。
図１は、例示的な航空機１００の平面図である。この例示的な実施形態では、航空機１００は、胴体１２０と胴体１２０から延びる一対の翼１３０とを含む本体１１０を含んでいる。この例示的な実施形態では、少なくとも一つのエンジン１４０が各翼１３０に連結されて航空機１００に推力を供給している。航空機１００は、本明細書に記載されているように航空機１００を機能させる任意の数のエンジン１４０を含むことができる。この例示的な実施形態では、航空機１００は、複合材料から製造された少なくとも一つのコンポーネント及び／又は構造を含んでいる。
図２及び３は、航空機１００に使用される例示的な複合構造２００の一部又はクーポンの断面図である。この例示的な実施形態では、複合構造２００は複数のプライ２１０、上面２２０、及び底面２３０を含んでいる。この例示的な実施形態では、各プライ２１０は、繊維を多く含む層（ファイバーリッチ層）２４０、及び樹脂層２４２（図２には示さない）を含んでいる。この例示的な実施形態では、樹脂層２４２は一般的に隣接する二つのファイバーリッチ層２４０の間に配置されている。
この例示的な実施形態では、ファイバーリッチ層２４０は、少なくとも一つの第１の層２４４及び少なくとも一つの第２の層２４６を含んでいる。この例示的な実施形態では、第１の層２４４は、第１の方向に配置された繊維を有し、第２の層２４６は、第２の方向に配置された繊維を含んでいる。別の構成では、各ファイバーリッチ層２４０の繊維は、本方法及びシステムを本明細書に記載されているように機能させることが可能な任意の方向に配置されていてよい。
この例示的な実施形態では、複合構造２００は、外側プライ厚（すなわち、樹脂層２４２を含むプライ全体２１０の厚み）、内側プライ厚（すなわち、ファバーリッチ層２４０の厚み）、プライの数、プライのレイアップ、複合構造の厚み、少なくとも一つの複合構造の少なくとも一部の製造に使用される材料、樹脂厚、及び／又は樹脂密度を含む少なくとも一つの複合構造パラメータを有している。例えば、この例示的な実施形態では、各プライ２１０は厚み２５０を有し、複合構造２００は上面２２０から底面２３０に亘る全体の厚み２６０を有している。
構造２００の一部は、表面２２０と２３０との間に不規則性２７０を含んでいる。すなわち、この例示的な実施形態では、プライ２１０は複合構造２００のクーポンの長さ２８０に沿って実質的に一様ではない。通常、ｎ個のプライを含む複合構造２００内におけるｉ番目のプライの歪みは、以下のようにその境界面の汎用関数によって表わすことができる。
ｙｉ ’（ｘ，ｙｉ）＝ｙｉ＋ｈ（ｙｉ）Ｓ（ｘ） （ｉ＝１，２，．．．ｎ＋１） （式１）
ここで、ｙｉはプライ面の歪みのない位置であり、Ｓ（ｘ）はプライの歪みの任意形状関数であり、ｈ（ｙｉ）は歪みの厚み内の感度を変える（歪みのない領域ではｈ（ｙｉ）＝０）。ｘ座標及びｙ座標は、それぞれ複合構造２００内の一点の水平位置及び垂直位置を表わす。具体的には、この例示的実施形態では、不規則性２７０は少なくとも一つの不規則性パラメータを有し、そのようなパラメータには、不規則性の厚み２９０、不規則性の幅３００、不規則性の長さ、不規則性の位置、及び不規則性の形状のうちの少なくとも一つが含まれる。
この例示的な実施形態では、不規則性２７０は、完全に複合構造２００内部に位置しており、不規則性２７０の度合い（例えば、不規則性の厚み２９０）は、通常、複合材料２００の上面２２０及び／又は底面２３０の近くで小さい。しわを有するｉ番目のプライの二次元断面積（Ａｒｅａ）は、以下の式によって計算することができる。
Figure 2013152227
ここで、「＋」は、複合構造２００の下半分であり、「−」は複合構造２００の上半分である。さらに、以下の式を使用して、他の不規則性パラメータを表現することができる。
Figure 2013152227
ここで、Ｈは不規則性の厚み２９０の最大値である。さらに、面積の変化が樹脂の歪みによるものである場合、複合則に従って、複合構造２００の密度、弾性特性、及び／又は他の材料特性も調節できる。別の構成では、不規則性２７０は、本明細書に記載のように方法及びシステムを機能させることができる任意の不規則性パラメータを有することができる。
図４は、複合構造２００（図２及び３に示す）の例示的なモデル４００である。すなわち、この例示的な実施形態では、モデル４００は、各プライ２１０（図２及び３に示す）の仮想表現である。具体的には、この例示的な実施形態では、モデル４００は、プライ２１０に関連付けられる複数のプライ４１０を含んでいる。この例示的な実施形態では、各プライ４１０は、拡大部４２４に示すように、ファイバーリッチ層４２０、及び樹脂層４２２を含んでいる。
この例示的な実施形態では、モデル４００は、上面４３０、底面４４０、及びそれらの面の間に位置する不規則性４５０を含んでいる。この例示的な実施形態では、各プライ４１０は厚み４６０を有し、モデル４００は上面４３０から底面４４０に亘る全体の厚み４７０を有している。この例示的実施形態では、不規則性４５０は少なくとも一つの不規則性パラメータを有し、このようなパラメータには、不規則性の厚み４８０、不規則性の幅４９０、不規則性の長さ、不規則性の位置、及び不規則性の形状のうちの少なくとも一つが含まれる。
図５は、複合構造２００及び／又は不規則性２７０の検査に使用されうる例示的なコンピュータシステム５００の概略図である。この例示的な実施形態では、コンピュータシステム５００は、メモリデバイス５１０、及びメモリデバイス５１０に連結されて命令の実行に使用されるプロセッサ５２０を含んでいる。具体的には、この例示的な実施形態では、コンピュータシステム５００は、メモリデバイス５１０及び／又はプロセッサ５２０をプラグラムすることによって、本明細書に記載されている一又は複数の工程を実行するように構成されている。例えば、プロセッサ５２０は、一つの工程を一又は複数の実行可能な命令としてコード化し、メモリデバイス５１０内に実行可能な命令を提供することによってプログラム可能である。
プロセッサ５２０は一又は複数の処理ユニット（例えば、マルチコア構成で）を含むことができる。本明細書で使用する「プロセッサ」とは、従来技術においてコンピュータと呼ばれる集積回路に限定されず、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、特定用途向け集積回路、及びその他のプログラマブル回路を広義に意味する。
この例示的な実施形態では、メモリデバイス５１０は、実行可能な命令及び／又は他のデータなどの情報が選択的に格納され及び取り出されることを可能にする一又は複数のデバイス（図示しない）を含んでいる。この例示的な実施形態では、このようなデータには、限定されないが、複合材料の特性、超音波の特性、モデリングデータ、撮像データ、補正曲線、動作データ、及び／又は制御アルゴリズムが含まれる。この例示的な実施形態では、コンピュータシステム５００は、自動的にパラメトリック有限要素解析を実施することにより、複合構造２００及び／又は不規則性２７０の検査に使用される所望の評価設定を決定するように構成されている。別の構成では、コンピュータシステム５００は、本明細書に記載のように方法及びシステムを機能させることができる任意のアルゴリズム及び／又は方法を使用することができる。メモリデバイス５１０は、限定しないが、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、個体状態ディスク、及び／又はハードディスクといった、一又は複数のコンピュータで読込可能な媒体も含みうる。
この例示的な実施形態では、コンピュータシステム５００は、プロセッサ５２０に結合されて、ユーザに情報を提示するために使用される提示インターフェース５３０を含む。例えば、提示インターフェース５３０は、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、「電子インク」ディスプレイ、及び／又はプリンタなどの表示装置（図示せず）に連結されたディスプレイアダプタ（図示せず）を含みうる。幾つかの実施形態では、提示インターフェース５３０は、一又は複数の表示装置を含んでいる。
この例示的な実施形態のコンピュータシステム５００は、ユーザから入力を受け取る入力インターフェース５４０を含む。例えば、この例示的な実施形態の入力インターフェース５４０は、本明細書に記載の方法に使用するのに適した情報を受取る。入力インターフェース５４０はプロセッサ５２０に連結されており、例えば、ジョイスティック、キーボード、ポインティングデバイス、マウス、スタイラス、接触感知パネル（例えば、タッチパッド又はタッチスクリーン）、及び／又は位置検出器を含みうる。単一のコンポーネント、例えば、タッチスクリーンを、提示インターフェース５３０及び入力インターフェース５４０の両方として機能させてもよい。
この例示的な実施形態では、コンピュータシステム５００は、プロセッサ５２０に連結された通信インターフェース５５０を含む。この例示的な実施形態では、通信インターフェース５５０は少なくとも一つの遠隔装置と通信する。例えば、通信インターフェース５５０は、限定しないが、有線ネットワークアダプタ、無線ネットワークアダプタ、及び／又は移動体通信アダプタを使用することができる。コンピュータシステム５００を遠隔装置に連結するために使用されるネットワーク（図示しない）には、限定されないが、インターネット、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）、メッシュネットワーク、及び／又は仮想専用ネットワーク（ＶＰＮ）、又はその他の適切な通信手段が含まれうる。
この例示的な実施形態では、コンピュータシステム５００は、少なくとも、本明細書に記載のように方法及びシステムを機能させることができるモデリングモジュール５６０、撮像モジュール５７０、及び評価モジュール５８０を含んでいる。この例示的な実施形態では、モデリングモジュール５６０は、所定の評価設定を用いて、少なくとも一つの不規則性パラメータに関連付けられた波形データセットを供給するための検査シミュレーションを行う。この例示的な実施形態では、モデリングモジュール５６０は、図４に示すように、少なくとも一つの不規則性パラメータに基づいて少なくとも一つのモデルを生成する。この例示的な実施形態では、少なくとも一つの超音波シミュレーションが、複数のスキャン地点で少なくとも一つのモデルに向けて伝送され、波形データセッを容易に供給するために、少なくとも一つの反射及び／又は伝送された超音波が「検出される」（すなわち、コンピュータシステム５００によって投影及び／又は計算される）。この例示的な実施形態では、超音波は、本明細書に記載のように方法及びシステムを機能させることができる任意の方向に向かって伝送される、及び／又はそのような任意の方向から検出される。
この例示的な実施形態では、撮像モジュール５７０は波形セットに基づいて画像を生成し、画像の品質が所定の閾値を満たすかどうかを決定する。図６は、撮像モジュール５７０によって生成された複合構造２００の仮想画像５７２のスクリーンショットである。画像の品質が所定の閾値を満たす場合、この例示的な実施形態では、評価モジュール５８０は、所定の評価設定を、複合構造２００の検査に使用するための所望の評価設定として認定する。画像の品質が所定の閾値を満たさない場合、この例示的な実施形態では、評価モジュール５８０は、少なくとも一つの所望の評価設定が認定されるまで、有限要素解析を用いるプロセスを繰り返す。
図７は、提示インターフェース５３０上でユーザに提示される例示的なユーザインターフェース６００のスクリーンショットである。具体的には、この例示的な実施形態では、ユーザインターフェース６００は、複合構造２００及び／又は不規則性２７０のモデリングに関連付けられたデータを供給するために使用される複数のフィールド６１０を含んでいる。例えば、この例示的な実施形態では、複合構造のモデリングに関連付けられたフィールド６１０は、少なくとも、外側プライ厚、内側プライ厚、プライの数、積層全体の厚み、プライのレイアップ（例えば、ファイバーリッチ層２４０の方向）、複合構造２００の少なくとも一部の製造に使用された材料、接触媒質の種類、接触媒質の厚み、及び／又は材料減衰パラメータを含む。さらに、この例示的な実施形態では、不規則性２７０のモデリングに関連付けられたフィールド６１０は、不規則性の厚みの最大値及び／又は不規則性の幅を含む。先述のフィールド６１０に加えて、この例示的な実施形態では、少なくとも幾つかのフィールド６１０は、各ファイバーリッチ層２４０及び／又は樹脂層２４２の正確なモデリングを可能にする出力点の間隔、及び／又はプライ毎の要素層の数に関連付けられている。この例示的な実施形態では、材料特性の動的な使用（例えば、面内速度の測定値）、及び拡張可能な材料系ライブラリ（図示しない）との併用が可能である。
さらに、この例示的な実施形態では、ユーザインターフェース６００は、超音波試験（ＵＴ）ソース又は刺激機構（図示しない）、及び／又は複合構造２００の刺激に関連付けられたデータを供給するために使用される複数のフィールド６２０を含む。例えば、この例示的な実施形態では、刺激機構に関連付けられたフィールド６２０には、少なくとも、刺激ソースの種類、刺激ソースのビーム幅、少なくとも一つの刺激機構と複合構造との間の距離、少なくとも一つの刺激機構とセンサとの間の距離、及び／又は刺激ソースの衝撃形状と中心周波数が含まれる。この例示的な実施形態では、刺激機構は、レーザ励起ＵＴソース、表面に取り付けられた圧電励起ＵＴソース、及び水連成圧電励起ＵＴソースの少なくとも一つである。別の構成では、刺激機構は、本明細書に記載のように方法及びシステムを機能させることができる任意のＵＴソースであってよい。さらに、この例示的な実施形態では、ＵＴソースは、本明細書に記載のように方法及びシステムを機能させることができる任意の波動モードを伝送するように構成することができ、このような波動モードには、限定されないが、縦波、横波、ラム波、及び／又はレイリー波が含まれる。
図８は、複合構造２００及び／又は不規則性２７０を検査するためにコンピュータシステム５００によって実施されうる例示的な方法７００のフロー図である。実施の間、この例示的な実施形態では、コンピュータシステム５００及び／又はユーザによって、少なくとも一つの不規則性パラメータが決定される７１０。この例示的実施形態では、不規則性パラメータには、不規則性の厚み２９０、不規則性の幅３００、不規則性の長さ、不規則性の位置、及び／又は不規則性の形状が含まれる。この例示的な実施形態では、不規則性のパラメータに基づいてモデルが生成され７２０、不規則性パラメータ及び／又はモデルに関連付けられた波形データを供給するためにモデルが検査される７３０。具体的には、この例示的な実施形態では、モデルの検査７３０には、ユーザによって規定されるコンピュータ５００及び／又は刺激機構又は超音波試験（ＵＴ）ソースに関連付けられた評価設定が用いられる。
この例示的な実施形態では、波形セットに基づいて仮想画像を生成する７４０ために撮像アルゴリズムが適用され、仮想画像の品質が所定の閾値を満たすかどうかが決定される７５０。仮想画像の品質が所定の閾値を満たす場合、この例示的な実施形態では、評価設定が、複合構造２００の検査に使用するための所望の評価設定として認定される７６０。仮想画像の品質が所定の閾値を満たさない場合、この例示的な実施形態では、コンピュータシステム５００及び／又はユーザによって、刺激機構に関連付けられた別の評価設定が規定され７７０、再規定された評価設定を使用して不規則性パラメータに基づく別のモデルが生成される７２０。例えば、この例示的な実施形態では、評価設定は有限要素解析を使用して再規定される。別の構成では、評価設定は、本明細書に記載のように方法及びシステムを機能させることができる任意の方法及び／又はプロセスを使用して再規定することができる。この例示的な実施形態では、方法７００は、少なくとも一つの所望の評価設定が認定される７６０まで繰り返される。
以下は、上述のテキスト及び図面に開示された説明の態様、変形例、事例、及び実施例である。一態様では、複合構造２００の検査に使用される方法が開示される。この方法は、少なくとも一つの不規則性２７０、４５０パラメータを規定することと、少なくとも一つの不規則性２７０、４５０パラメータに関連付けられた第１の波形データセットを供給するための第１の検査シミュレーションを、第１の評価設定を使用して行うことと、第１の波形セットに基づいて第１の画像５７２を生成することと、第１の画像５７２の品質が所定の閾値を満たすかどうかを決定することとを含む。一変形例では、第１の評価設定を、複合構造２００の検査に使用される所望の評価設定として認定することをさらに含む方法が開示される。別の変形例では、第１の画像５７２の品質が所定の閾値を満たさない場合に、少なくとも一つの不規則性２７０、４５０パラメータに関連付けられた第２の波形データセットを供給するための第２の検査シミュレーションを、第１の評価設定とは異なる第２の評価設定を使用して行うことと、第２の波形セットに基づいて第２の画像５７２を生成することと、第２の画像５７２の品質が所定の閾値を満たすことを決定することと、第２の評価設定を、複合構造２００の検査に使用される所望の評価設定として認定することとをさらに含む方法が開示される。
一変形例では、この方法は、少なくとも一つの不規則性２７０、４５０パラメータに基づいて、少なくとも一つの不規則性２７０、４５０パラメータのグラフィック表現である少なくとも一つのモデル４００を生成することをさらに含む。また別の変形例によるこの方法では、少なくとも一つの不規則性２７０、４５０パラメータを規定することが、不規則性の厚み２９０、４８０、不規則性の幅３００、４９０、不規則性の長さ、不規則性の位置、及び不規則性の形状を含む少なくとも一つの不規則性２７０、４５０パラメータを規定することをさらに含む。
また別の変形例では、この方法は、外側プライ厚２１０、内側プライ厚２４０、プライの数、プライのレイアップ、複合構造２００の厚み、少なくとも一つの複合構造２００の少なくとも一部を製造するために使用された材料、プライ毎の要素層の数、樹脂厚２４２、４２２、及び樹脂密度のうちの少なくとも一つを含む少なくとも一つの複合構造パラメータを規定することをさらに含む。また別の変形例では、この方法は、刺激機構の種類、ビーム幅、波動モード、複合構造２００に対する少なくとも一つの刺激機構の相対的方向、少なくとも一つの刺激機構と複合構造２００との間の距離、少なくとも一つの刺激機構とセンサとの間の距離、衝撃の形状と中心周波数、接触媒質、及び接触媒質の厚みのうちの少なくとも一つを含む少なくとも一つの刺激パラメータを規定することをさらに含む。
別の態様では、コンピュータで読込可能なコード化された命令を有するコンピュータで読込可能な記憶装置が開示され、この命令は：少なくとも一つの不規則性２７０、４５０パラメータに関連付けられた第１の波形データセットを供給するための第１の検査シミュレーションを、第１の評価設定を使用して行うことと、第１の波形セットに基づいて第１の画像５７２を生成することと、第１の画像５７２の品質が所定の閾値を満たすかどうかを決定することとを含む機能を実行するように、プロセッサ５２０によって実行可能である。一変形例では、プロセッサ５２０によって実行される機能が、第１の評価設定を、複合構造２００の検査に使用される所望の評価設定として認定することをさらに含む、コンピュータで読込可能な記憶装置が開示される。また別の変形例では、プロセッサ５２０によって実行される機能が、第１の画像５７２の品質が所定の閾値を満たさない場合に、少なくとも一つの不規則性２７０、４５０パラメータに関連付けられた第２の波形データセットを供給するための第２の検査シミュレーションを、第１の評価設定とは異なる第２の評価設定を使用して行うことと、第２の波形セットに基づいて第２の画像５７２を生成することと、第２の画像５７２の品質が所定の閾値を満たすことを決定することと、第２の評価設定を、複合構造２００の検査に使用される所望の評価設定として認定することとをさらに含む、コンピュータで読込可能な記憶装置が開示される。
一事例のコンピュータで読込可能な記憶装置では、プロセッサ５２０によって実行される機能が、少なくとも一つの不規則性２７０、４５０パラメータに基づいて、少なくとも一つの不規則性２７０、４５０パラメータのグラフィック表現である少なくとも一つのモデル４００を生成することをさらに含む。別の変形例によるコンピュータで読込可能な記憶装置では、プロセッサ５２０によって実行される機能が、不規則性の厚み２９０、４８０、不規則性の幅３００、４９０、不規則性の長さ、不規則性の位置、及び不規則性の形状を含む少なくとも一つの不規則性４７０、４５０パラメータを規定することをさらに含む。別の事例のコンピュータで読込可能な記憶装置では、プロセッサ５２０によって実行される機能が、外側プライ厚２１０、内側プライ厚２４０、プライ２１０、４１０の数、プライのレイアップ、複合構造２００の厚み、少なくとも一つの複合構造２００の少なくとも一部を製造するために使用された材料、プライ２１０毎の要素層の数、樹脂厚２４２、４２２、及び樹脂密度のうちの少なくとも一つを含む少なくとも一つの複合構造パラメータを規定することをさらに含む。
一実施例によるコンピュータで読込可能な記憶装置では、プロセッサ５２０によって実行される機能が、刺激機構の種類、ビーム幅、波動モード、複合構造２００に対する少なくとも一つの刺激機構の相対的方向、少なくとも一つの刺激機構と複合構造２００との間の距離、少なくとも一つの刺激機構とセンサとの間の距離、衝撃の形状と中心周波数、接触媒質、及び接触媒質の厚みのうちの少なくとも一つを含む少なくとも一つの刺激パラメータを規定することをさらに含む。
一態様では、少なくとも一つの不規則性２７０、４５０パラメータに関連付けられた第１の波形データセットを供給するための第１の検査シミュレーションを、第１の評価設定を使用して行うように構成されたモデリングモジュール５６０と、第１の波形セットに基づいて第１の画像５７２を生成し、第１の画像５７２の品質が所定の閾値を満たすかどうかを決定するように構成された撮像モジュール５７０とを含むシステムが開示される。一変形例では、システムは、複合構造２００の検査に使用される所望の評価設定として第１の評価設定を認定するように構成された評価モジュール５８０をさらに含んでいる。別の変形例のシステムでは、第１の画像５７２が所定の閾値を満たさない場合に、モデリングモジュール５６０は、さらに、第１の評価設定とは異なる第２の評価設定を使用して、少なくとも一つの不規則性２７０、４５０に関連付けられた第２の波形データセットを供給するための第２の検査シミュレーションを行うように構成されており、撮像モジュール５７０は、さらに、第２の波形セットに基づいて第２の画像５７２を生成し、第２の画像５７２の品質が所定の閾値を満たすことを決定するように構成されており、システムは、さらに、複合構造２００の検査に使用される所望の評価設定として、第２の評価設定を認定するように構成された評価モジュール５８０を含んでいる。
一事例によるシステムでは、モデリングモジュール５６０は、さらに、少なくとも一つの不規則性２７０、４５０パラメータに基づいて、少なくとも一つの不規則性２７０、４５０パラメータのグラフィック表現である少なくとも一つのモデル４００を生成するように構成されている。別の事例によるシステムでは、モデリングモジュール５６０は、さらに、不規則性の厚み２９０、４８０、不規則性の幅３００、４９０、不規則性の長さ、不規則性の位置、及び不規則性の形状のうちの少なくとも一つを含む少なくともひとつの不規則性２７０、４５０パラメータを規定し、外側プライ厚２１０、内側プライ厚２４０、プライの数、プライレイアップ、複合構造２００の厚み、少なくとも一つの複合構造２００の少なくとも一部を製造するために使用された材料、プライ毎の要素層の数、樹脂厚２４２、４２２、及び樹脂密度のうちの少なくとも一つを含む少なくとも一つの複合構造パラメータを規定するように構成されている。また別の事例のシステムでは、モデリングモジュール５６０は、さらに、刺激機構の種類、ビーム幅、波動モード、複合構造２００に対する少なくとも一つの刺激機構の相対的方向、少なくとも一つの刺激機構と複合構造２００との間の距離、少なくとも一つの刺激機構とセンサとの間の距離、衝撃の形状と中心周波数、接触媒質、及び接触媒質の厚みのうちの少なくとも一つを含む少なくとも一つの刺激パラメータを規定するように構成されている。
本明細書に記載される実施形態は、概して材料の非破壊評価に関し、具体的には不規則性に関する複合構造の検査に使用される方法とシステムに関する。本明細書に記載される実施形態は、複合材料の積層レイアップ構造に関連付けられた超音波応答を解析的に且つ体系的に取得することを容易にする。すなわち、本明細書に記載される実施形態は、有限要素に基づく方法を使用して複合構造を精巧にモデル化することにより、複合構造内部の不規則性を幾何学的且つ物理的に特徴づける。したがって、本明細書に記載される実施形態により、複合構造内部における超音波の伝播を効率的かつ正確に理解することが可能になる。
上述では、不規則性について複合構造を検査するための方法及びシステムの例示的な実施形態について詳細に説明した。この方法及びシステムは、本明細書に記載されている具体的な実施形態に限定されることはなく、むしろ、システムのコンポーネント及び／又は方法のステップは、本明細書に記載されている他のコンポーネント及び／又はステップから分離されて独立に使用可能である。方法の各ステップ及び各コンポーネントは、他の方法ステップ及び／又はコンポーネントと組み合わせて使用されてもよい。種々の実施形態の具体的なフィーチャが一部の図面には示されて他の図面には示されないことがあるが、このような図解は便宜的に行われているにすぎない。図面の任意の特徴は、他の任意の図面の任意のフィーチャと組み合わせて参照及び／又は特許請求されることがある。
ここに記載した説明では、ベストモードを含む実施形態を開示し、且つ当業者が任意の機器やシステムの作成及び使用、並びに組込まれた任意の方法の実施を含め、これらの実施形態を実行することを可能にするために実施例を使用している。本発明の特許可能な範囲は特許請求の範囲によって定義されるもので、当業者であれば想起する他の実施例も含みうる。このような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文字言語から逸脱しない構造要素を有する場合、あるいは、それらが特許請求の範囲の文字言語との有意でない相違を有する等価な構造要素を含んでいる場合は、特許請求の範囲の範囲内に含まれる。
１００ 航空機
１１０ 本体
１２０ 胴体
１３０ 翼
１４０ エンジン
２００ 複合構造
２１０、４１０ プライ
２２０、４３０ 上面
２３０、４４０ 底面
２４０、４２０ ファイバーリッチ層
２４２、４２２ 樹脂層
２５０ プライの厚み
２６０、４７０ 複合構造の全体の厚み
２７０、４５０ 不規則性
２８０ クーポン長
２９０、４８０ 不規則性の厚みの最大値
３００、４９０ 不規則性の幅
４００ 複合構造のモデル
４２４ 拡大部
５００ コンピュータシステム
５１０ メモリデバイス
５２０ プロセッサ
５３０ 提示インターフェース
５４０ 入力インターフェース
５５０ 通信インターフェース
５６０ モデリングモジュール
５７０ 撮像モジュール
５７２ 仮想画像
５８０ 評価モジュール

Claims (10)

  1. 複合構造（２００）の検査に使用される方法であって、
    少なくとも一つの不規則性（２７０、４５０）パラメータを規定することと、
    少なくとも一つの不規則性（２７０、４５０）パラメータに関連付けられた第１の波形データセットを供給するための第１の検査シミュレーションを、第１の評価設定を使用して行うことと、
    第１の波形セットに基づいて第１の画像（５７２）を生成することと、
    第１の画像（５７２）の品質が所定の閾値を満たすかどうかを決定することと
    を含む方法。
  2. 第１の評価設定を、複合構造（２００）の検査に使用される所望の評価設定として認定することと、
    第１の画像（５７２）が所定の閾値を満たさない場合に、少なくとも一つの不規則性（２７０、４５０）パラメータに関連付けられた第２の波形データセットを供給するための第２の検査シミュレーションを、第１の評価設定とは異なる第２の評価設定を使用して行うことと、
    第２の波形セットに基づいて第２の画像（５７２）を生成することと、
    第２の画像（５７２）の品質が所定の閾値を満たすことを決定することと、
    第２の評価設定を、複合構造（２００）の検査に使用される所望の評価設定として認定することと
    をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  3. 少なくとも一つの不規則性（２７０、４５０）パラメータに基づいて、少なくとも一つの不規則性（２７０、４５０）パラメータのグラフィック表現である少なくとも一つのモデル（４００）を生成すること
    をさらに含み、
    少なくとも一つの不規則性（２７０、４５０）パラメータを規定することが、不規則性の厚み（２９０、４８０）、不規則性の幅（３００、４９０）、不規則性の長さ、不規則性の位置、及び不規則性の形状のうちの少なくとも一つを含む少なくとも一つの不規則性（２７０、４５０）パラメータを規定することをさらに含む、
    請求項１又は２に記載の方法。
  4. 外側プライ厚（２１０）、内側プライ厚（２４０）、プライの数、プライのレイアップ、複合構造（２００）の厚み、少なくとも一つの複合構造（２００）の少なくとも一部を製造するために使用された材料、プライ毎の要素層の数、樹脂厚（２４２、４２２）、及び樹脂密度のうちの少なくとも一つを含む少なくとも一つの複合構造パラメータを規定することをさらに含む、請求項１又は２に記載の方法。
  5. 刺激機構の種類、ビーム幅、波動モード、複合構造（２００）に対する少なくとも一つの刺激機構の相対的方向、少なくとも一つの刺激機構と複合構造（２００）との間の距離、少なくとも一つの刺激機構とセンサとの間の距離、衝撃の形状と中心周波数、接触媒質、及び接触媒質の厚みのうちの少なくとも一つを含む少なくとも一つの刺激パラメータを規定することをさらに含む、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法。
  6. コンピュータで読込可能なコード化された命令を有するコンピュータで読み込み可能な記憶装置であって、前記命令が、
    少なくとも一つの不規則性（２７０、４５０）パラメータに関連付けられた第１の波形データセットを供給するための複合構造（２００）の第１の検査シミュレーションを、第１の評価設定を使用して行うことと、
    第１の波形セットに基づいて第１の画像（５７２）を生成することと、
    第１の画像（５７２）の品質が所定の閾値を満たすかどうかを決定することと
    を含む機能を実行するようにプロセッサ（５２０）によって実行可能である、コンピュータで読み込み可能な記憶装置。
  7. プロセッサ（５２０）によって実行される機能が、第１の評価設定を、複合構造（２００）の検査に使用される所望の評価設定として認定することをさらに含み、さらには：
    第１の画像（５７２）が所定の閾値を満たさない場合に、少なくとも一つの不規則性（２７０、４５０）パラメータに関連付けられた第２の波形データセットを供給するための第２の検査シミュレーションを、第１の評価設定とは異なる第２の評価設定を使用して行うことと、
    第２の波形セットに基づいて第２の画像（５７２）を生成することと、
    第２の画像（５７２）の品質が所定の閾値を満たすことを決定することと、
    第２の評価設定を、複合構造（２００）の検査に使用される所望の評価設定として認定することと
    を含む、請求項６に記載のコンピュータで読み込み可能な記憶装置。
  8. プロセッサ（５２０）によって実行される機能が、少なくとも一つの不規則性（２７０、４５０）パラメータに基づいて、少なくとも一つの不規則性（２７０、４５０）パラメータのグラフィック表現である少なくとも一つのモデル（４００）を生成することをさらに含み、さらには、不規則性の厚み（２９０、４８０）、不規則性の幅（３００、４９０）、不規則性の長さ、不規則性の位置、及び不規則性の形状のうちの少なくとも一つを含む少なくとも一つの不規則性（２７０、４５０）パラメータを規定することをさらに含む、請求項６又は７に記載のコンピュータで読み込み可能な記憶装置。
  9. プロセッサ（５２０）によって実行される機能が、外側プライ厚（２１０）、内側プライ厚（２４０）、プライの数、プライのレイアップ、複合構造（２００）の厚み、少なくとも一つの複合構造（２００）の少なくとも一部を製造するために使用された材料、プライ毎の要素層の数、樹脂厚（２４２、４２２）、及び樹脂密度のうちの少なくとも一つを含む少なくとも一つの複合構造パラメータを規定することをさらに含む、請求項６ないし８のいずれか一項に記載のコンピュータで読み込み可能な記憶装置。
  10. プロセッサ（５２０）によって実行される機能が、刺激機構の種類、ビーム幅、波動モード、複合構造（２００）に対する少なくとも一つの刺激機構の相対的方向、少なくとも一つの刺激機構と複合構造（２００）との間の距離、少なくとも一つの刺激機構とセンサとの間の距離、衝撃の形状と中心周波数、接触媒質、及び接触媒質の厚みのうちの少なくとも一つを含む少なくとも一つの刺激パラメータを規定することをさらに含む、請求項６ないし９のいずれか一項に記載のコンピュータで読み込み可能な記憶装置。
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