JP2019158403A - 評価方法及び評価システム - Google Patents
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Abstract
【課題】リンクルを評価することができる評価方法及び評価システムを提供する。【解決手段】評価方法は、第一複合材層、第二複合材層、及び第三複合材層を順に有する被補強部材６０と、被補強部材６０の表面６０ｓに固定されている補強部材７０と、を備える組立体５０を評価する評価方法であって、第一複合材層と第二複合材層との間に延びている第一光ファイバ２０に入射光を導入して出射光を検出し、第一光ファイバ２０の軸方向の各位置における歪みの分布である第一歪み分布を計測すると共に、第一光ファイバ２０に沿って第二複合材層と第三複合材層との間に延びている第二光ファイバ３０に入射光を導入して出射光を検出し、第二光ファイバ３０の軸方向の各位置における歪みの分布である第二歪み分布を計測するステップと、第一歪み分布及び第二歪み分布から被補強部材６０の表面６０ｓのリンクルの形状を取得するステップと、を含む。【選択図】図１
Description
本発明は、評価方法及び評価システムに関する。
航空機の翼や胴体といった組立体には、繊維強化プラスチックのように樹脂を基材とする複合材を用いるものがある。例えば、特許文献１には、複合材として、炭素繊維強化プラスチック（以下、「ＣＦＲＰ」と略す）を用いる組立体が開示されている。
例えば、ＣＦＲＰを用いて翼を組み立てる場合、炭素繊維に熱硬化性樹脂を染み込ませたプリプレグを積層して形成されたスキンパネルの内面には、補強部材としてストリンガが接合される。ストリンガをスキンパネルの内面に接合すると、スキンパネルの内面において、プリプレグにリンクルが発生することがある。
特許文献１では、製造中に組立体に埋め込んだ光ファイバを用いてＣＦＲＰ層の歪を監視しているが、リンクルを検出していない。このため、リンクルを評価することができない。
特許文献１では、製造中に組立体に埋め込んだ光ファイバを用いてＣＦＲＰ層の歪を監視しているが、リンクルを検出していない。このため、リンクルを評価することができない。
本発明は上記課題を解決するために、リンクルを評価することが可能な評価方法及び評価システムを提供することを目的とする。
第１の態様の評価方法は、第一複合材層、第二複合材層、及び第三複合材層を順に有する被補強部材と、当該被補強部材の表面に固定されている補強部材と、を備える組立体を評価する評価方法であって、前記第一複合材層と前記第二複合材層との間に延びている第一光ファイバに入射光を導入して出射光を検出し、当該第一光ファイバの軸方向の各位置における歪みの分布である第一歪み分布を計測すると共に、前記第一光ファイバに沿って前記第二複合材層と前記第三複合材層との間に延びている第二光ファイバに入射光を導入して出射光を検出し、当該第二光ファイバの軸方向の各位置における歪みの分布である第二歪み分布を計測するステップと、前記第一歪み分布及び前記第二歪み分布から前記被補強部材の表面のリンクルの形状を取得するステップと、を含む。
本態様によれば、第一歪み分布及び第二歪み分布から被補強部材の表面のリンクルの形状を取得している。このため、被補強部材の表面のリンクルを評価することができる。
第２の態様の評価方法は、前記補強部材が周縁部を有し、前記第一光ファイバ及び前記第二光ファイバが、前記周縁部の少なくとも一部とそれぞれ交差している第１の態様の評価方法である。
第３の態様の評価方法は、前記補強部材が一方向に延びているストリンガであって、前記第一光ファイバ及び前記第二光ファイバが、前記周縁部のうち、前記一方向に延びている縁部の少なくとも一部と交差している。
第４の態様の評価方法は、前記第一光ファイバ及び前記第二光ファイバが、前記補強部材の両側に亘って蛇行している第１から第３のいずれかの態様の評価方法である。
第５の態様の評価システムは、第一複合材層、第二複合材層、及び第三複合材層を順に有する被補強部材と、当該被補強部材の表面に固定されている補強部材と、を備える組立体を評価する評価システムであって、前記第一複合材層と前記第二複合材層との間に延びている第一光ファイバに入射光を導入して出射光を検出し、当該第一光ファイバの軸方向の各位置における歪みの分布である第一歪み分布を計測すると共に、前記第一光ファイバに沿って前記第二複合材層と前記第三複合材層との間に延びている第二光ファイバに入射光を導入して出射光を検出し、当該第二光ファイバの軸方向の各位置における歪みの分布である第二歪み分布を計測する計測部と、前記第一歪み分布及び前記第二歪み分布から前記被補強部材の表面のリンクルの形状を取得する形状取得部と、を備える。
本態様によれば、第一歪み分布及び第二歪み分布から被補強部材の表面のリンクルの形状を取得している。このため、被補強部材の表面のリンクルを評価することができる。
本発明によれば、リンクルを評価することができる。
＜実施形態＞
以下、本発明の実施形態に係る評価システムについて図１〜図９を参照して説明する。
以下、本発明の実施形態に係る評価システムについて図１〜図９を参照して説明する。
（評価システムの構成）
評価システム１は、組立体５０を評価するためのシステムである。
図１に示すように、評価システム１は、計測部１０と、第一光ファイバ２０と、第二光ファイバ３０と、形状取得部４０と、を備える。
評価システム１は、組立体５０を評価するためのシステムである。
図１に示すように、評価システム１は、計測部１０と、第一光ファイバ２０と、第二光ファイバ３０と、形状取得部４０と、を備える。
第一光ファイバ２０及び第二光ファイバ３０は、組立体５０に設けられており、組立体５０の内部変形に応じた歪みを受ける。
計測部１０は、第一光ファイバ２０、第二光ファイバ３０に入射光をそれぞれ導入して第一光ファイバ２０、第二光ファイバ３０から出射する出射光をそれぞれ検出する。
計測部１０は、第一光ファイバ２０の出射光を検出することによって、第一光ファイバ２０の軸方向の各位置における歪みの分布である第一歪み分布を計測することができる。
同様に計測部１０は、第二光ファイバ３０の出射光を検出することによって、第二光ファイバ３０の軸方向の各位置における歪みの分布である第二歪み分布を計測することができる。
計測部１０は、第一光ファイバ２０の出射光を検出することによって、第一光ファイバ２０の軸方向の各位置における歪みの分布である第一歪み分布を計測することができる。
同様に計測部１０は、第二光ファイバ３０の出射光を検出することによって、第二光ファイバ３０の軸方向の各位置における歪みの分布である第二歪み分布を計測することができる。
形状取得部４０は、計測部１０と通信可能に接続している。形状取得部４０は、計測部１０から計測された第一歪み分布及び第二歪み分布を取得する。形状取得部４０は、第一歪み分布及び第二歪み分布から、内部の演算によって、被補強部材６０の表面６０ｓのリンクルＷＫの形状を取得する。
（組立体の構成）
組立体５０の構成について詳しく説明する。
組立体５０は、被補強部材６０と、補強部材７０とを備える。
組立体５０の構成について詳しく説明する。
組立体５０は、被補強部材６０と、補強部材７０とを備える。
本実施形態では、被補強部材６０は、スキンパネルである。
図２に示すように、被補強部材６０は、表面６０ｓ側からＺ方向に向かって、第一複合材層６１、第二複合材層６２、及び第三複合材層６３を順に有する。第一複合材層６１、第二複合材層６２、及び第三複合材層６３は、それぞれ、炭素繊維に熱硬化性樹脂を染み込ませたプリプレグであって、順に積層されている。
図２に示すように、被補強部材６０は、表面６０ｓ側からＺ方向に向かって、第一複合材層６１、第二複合材層６２、及び第三複合材層６３を順に有する。第一複合材層６１、第二複合材層６２、及び第三複合材層６３は、それぞれ、炭素繊維に熱硬化性樹脂を染み込ませたプリプレグであって、順に積層されている。
また、本実施形態では、補強部材７０は、ストリンガである。
図１に戻って、補強部材７０は、一方向に延びている。具体的には、補強部材７０は、Ｘ方向に沿う方向よりもＹ方向に沿う方向に長く延びている。
以下、補強部材７０において、Ｘ方向に沿う方向を幅方向ともいい、Ｙ方向に沿う方向を奥行方向ともいう。また、補強部材７０や被補強部材６０において、Ｚ方向に沿う方向を高さ方向ともいう。
補強部材７０は、被補強部材６０の表面６０ｓ上に接着される。被補強部材６０の表面６０ｓと補強部材７０とは、生材（未硬化）の被補強部材６０の表面６０ｓに、硬化済の補強部材７０が接着されることによって、コボンド接着されている。
図１に戻って、補強部材７０は、一方向に延びている。具体的には、補強部材７０は、Ｘ方向に沿う方向よりもＹ方向に沿う方向に長く延びている。
以下、補強部材７０において、Ｘ方向に沿う方向を幅方向ともいい、Ｙ方向に沿う方向を奥行方向ともいう。また、補強部材７０や被補強部材６０において、Ｚ方向に沿う方向を高さ方向ともいう。
補強部材７０は、被補強部材６０の表面６０ｓ上に接着される。被補強部材６０の表面６０ｓと補強部材７０とは、生材（未硬化）の被補強部材６０の表面６０ｓに、硬化済の補強部材７０が接着されることによって、コボンド接着されている。
補強部材７０は、幅方向両側及び奥行方向両側に周縁部７１を有する。周縁部７１は、補強部材７０の幅方向両側において奥行方向に延びている一対の幅周縁部７１ｘと、補強部材７０の奥行方向両側において幅方向に延びている一対の奥行周縁部７１ｙと、を有する。幅周縁部７１ｘは、奥行周縁部７１ｙより長く延びている。
（光ファイバの構成）
図２に示すように、第一光ファイバ２０は、第一複合材層６１と第二複合材層６２との間に延びている。
第二光ファイバ３０は、第一光ファイバ２０に沿って、第二複合材層６２と第三複合材層６３との間に延びている。
本実施形態では、第一光ファイバ２０及び第二光ファイバ３０は、第一複合材層６１、第二複合材層６２、及び第三複合材層６３を積層する際に設けられる。
したがって、被補強部材６０の表面６０ｓと補強部材７０とは、第一複合材層６１と第二複合材層６２との間に第一光ファイバ２０が設けられ、第二複合材層６２と第三複合材層６３との間に第二光ファイバ３０が設けられた状態でコボンド接着される。
なお、本実施形態では、図２に示すように、第一光ファイバ２０と第二光ファイバ３０との間に、複合材層として、第二複合材層６２のみ形成されているが、変形例として、第一光ファイバ２０と第二光ファイバ３０の間に、第二複合材層６２に加えて、他の複合材層が含まれていてもよい。
また、本実施形態では、図２に示すように、第一光ファイバ２０上に、複合材層として、第一複合材層６１のみ形成されているが、変形例として、第一光ファイバ２０の上に、第一複合材層６１に加えて、他の複合材層が含まれていてもよい。
図２に示すように、第一光ファイバ２０は、第一複合材層６１と第二複合材層６２との間に延びている。
第二光ファイバ３０は、第一光ファイバ２０に沿って、第二複合材層６２と第三複合材層６３との間に延びている。
本実施形態では、第一光ファイバ２０及び第二光ファイバ３０は、第一複合材層６１、第二複合材層６２、及び第三複合材層６３を積層する際に設けられる。
したがって、被補強部材６０の表面６０ｓと補強部材７０とは、第一複合材層６１と第二複合材層６２との間に第一光ファイバ２０が設けられ、第二複合材層６２と第三複合材層６３との間に第二光ファイバ３０が設けられた状態でコボンド接着される。
なお、本実施形態では、図２に示すように、第一光ファイバ２０と第二光ファイバ３０との間に、複合材層として、第二複合材層６２のみ形成されているが、変形例として、第一光ファイバ２０と第二光ファイバ３０の間に、第二複合材層６２に加えて、他の複合材層が含まれていてもよい。
また、本実施形態では、図２に示すように、第一光ファイバ２０上に、複合材層として、第一複合材層６１のみ形成されているが、変形例として、第一光ファイバ２０の上に、第一複合材層６１に加えて、他の複合材層が含まれていてもよい。
第一光ファイバ２０、第二光ファイバ３０は、それぞれ補強部材７０の周縁部７１の少なくとも一部とそれぞれ交差している。具体的には、図１に示すように、第一光ファイバ２０、第二光ファイバ３０は、補強部材７０の周縁部７１のうち、一対の幅周縁部７１ｘと繰り返し交差するように、補強部材７０の幅方向両側に亘ってそれぞれ蛇行している。
（形状取得部の構成）
形状取得部４０の構成について詳しく説明する。
図３に示すように、形状取得部４０は、膜歪み演算部４１と、曲げ歪み演算部４２と、曲率演算部４３と、回転角演算部４４と、形状演算部４５と、を機能的に備える。
膜歪み演算部４１は、第一歪み分布、第二歪み分布における各位置のそれぞれの歪である第一歪みε１、第二歪みε２から、膜歪みεａを演算により取得する。
曲げ歪み演算部４２は、第一歪み分布、第二歪み分布における各位置のそれぞれの歪である第一歪みε１、第二歪みε２から、曲げ歪みεｂを演算により取得する。
曲率演算部４３は、各位置の表面６０ｓの曲率φを演算により取得する。
回転角演算部４４は、各位置の表面６０ｓの回転角θを演算により取得する。
形状演算部４５は、各位置の表面６０ｓの回転角θを累積してリンクルＷＫの形状を取得する。
形状取得部４０の構成について詳しく説明する。
図３に示すように、形状取得部４０は、膜歪み演算部４１と、曲げ歪み演算部４２と、曲率演算部４３と、回転角演算部４４と、形状演算部４５と、を機能的に備える。
膜歪み演算部４１は、第一歪み分布、第二歪み分布における各位置のそれぞれの歪である第一歪みε１、第二歪みε２から、膜歪みεａを演算により取得する。
曲げ歪み演算部４２は、第一歪み分布、第二歪み分布における各位置のそれぞれの歪である第一歪みε１、第二歪みε２から、曲げ歪みεｂを演算により取得する。
曲率演算部４３は、各位置の表面６０ｓの曲率φを演算により取得する。
回転角演算部４４は、各位置の表面６０ｓの回転角θを演算により取得する。
形状演算部４５は、各位置の表面６０ｓの回転角θを累積してリンクルＷＫの形状を取得する。
形状取得部４０におけるリンクルＷＫの形状を取得するための各演算について図４から図６を参照して詳しく説明する。
形状取得部４０は、第一歪み分布及び第二歪み分布から、被補強部材６０の表面６０ｓのリンクルＷＫの形状を取得する。
図４に示すように、リンクルＷＫが発生すると、第一光ファイバ２０、第二光ファイバ３０に、第一歪みε１、第二歪みε２がそれぞれ発生する。
形状取得部４０は、第一歪み分布及び第二歪み分布から、被補強部材６０の表面６０ｓのリンクルＷＫの形状を取得する。
図４に示すように、リンクルＷＫが発生すると、第一光ファイバ２０、第二光ファイバ３０に、第一歪みε１、第二歪みε２がそれぞれ発生する。
このとき、例えば、図５に示す部分では、第二歪みε２＞第一歪みε１の関係となる。この場合、εａ=（ε２＋ε１）／２より、第二複合材層６２の膜歪み（軸方向歪み）εａが算定でき、εｂ=（ε２−ε１）／２より曲げ歪みεｂが算定できる。
これらの演算により膜歪み演算部４１、曲げ歪み演算部４２は、膜歪みεａ、歪みεｂをそれぞれ取得する。
これらの演算により膜歪み演算部４１、曲げ歪み演算部４２は、膜歪みεａ、歪みεｂをそれぞれ取得する。
計測部１０で計測可能なＸ方向の位置分解能をΔｘとし、第一光ファイバ２０と第二光ファイバ３０との間隔をｄとすると、εｂ／（ｄ／２）=φより、計測範囲Δｘの箇所の表面６０ｓの曲率φが算定できる。また、φ×Δｘ=θより、計測範囲Δｘの箇所における表面６０ｓの回転角θが算定できる。
これらの演算により曲率演算部４３、回転角演算部４４は、曲率φ、回転角θをそれぞれ取得する。
これらの演算により曲率演算部４３、回転角演算部４４は、曲率φ、回転角θをそれぞれ取得する。
計測範囲Δｘ全体において、εａのみが算定され、εｂがほぼゼロの場合、計測範囲Δｘは、曲げ変形を生じていない領域とみなすことができる。
これに対し、εｂが大きくなりはじめる点がリンクルＷＫの発生範囲の端部として評価できる。また、連続する計測範囲Δｘでの回転角θを算定していくことによって、各計測範囲Δｘの傾きがでるので、各計測範囲Δｘにおける傾きの累積値を算定することによって、形状演算部４５は、リンクルＷＫの高さ方向の形状を取得する。
例えば、図６に示すように、各計測範囲Δｘ１、Δｘ２、Δｘ３・・・それぞれでの回転角θ１、θ２、θ３・・・を累積することによって、形状演算部４５は、リンクルＷＫの形状を取得できる。
これに対し、εｂが大きくなりはじめる点がリンクルＷＫの発生範囲の端部として評価できる。また、連続する計測範囲Δｘでの回転角θを算定していくことによって、各計測範囲Δｘの傾きがでるので、各計測範囲Δｘにおける傾きの累積値を算定することによって、形状演算部４５は、リンクルＷＫの高さ方向の形状を取得する。
例えば、図６に示すように、各計測範囲Δｘ１、Δｘ２、Δｘ３・・・それぞれでの回転角θ１、θ２、θ３・・・を累積することによって、形状演算部４５は、リンクルＷＫの形状を取得できる。
（評価方法）
本実施形態の評価システム１による評価方法について図７を参照して説明する。
本評価方法では、生材の被補強部材６０の硬化後において、表面６０ｓに発生するリンクルＷＫの形状を評価する。
本実施形態の評価システム１による評価方法について図７を参照して説明する。
本評価方法では、生材の被補強部材６０の硬化後において、表面６０ｓに発生するリンクルＷＫの形状を評価する。
まず、表面６０ｓ上に硬化済の補強部材７０を載せて、第一光ファイバ２０及び第二光ファイバ３０が設けられた生材（未硬化）の被補強部材６０を硬化する（ＳＴ１０：硬化するステップ）。これにより、表面６０ｓに硬化済の補強部材７０がコボンド接着される。このとき、図２に示すように、表面６０ｓにリンクルＷＫが発生することがある。
続いて、第一光ファイバ２０の軸方向の各位置における歪みの分布である第一歪み分布を計測すると共に、第二光ファイバ３０の軸方向の各位置における歪みの分布である第二歪み分布を計測する（ＳＴ２０：計測するステップ）。
続いて、第一歪み分布及び第二歪み分布から、被補強部材６０の表面６０ｓのリンクルＷＫの形状を取得する（ＳＴ３０：形状を取得するステップ）。
（作用及び効果）
本実施形態では、光ファイバをリンクルＷＫが発生する第一複合材層６１、第二複合材層６２、及び第三複合材層６３の各層間に第一光ファイバ２０、第二光ファイバ３０をそれぞれ埋め込み、硬化後の歪みを計測する。
各層間に第一光ファイバ２０及び第二光ファイバ３０を埋め込むことで変形量を把握し、リンクルＷＫの形状を評価することができる。
本実施形態では、光ファイバをリンクルＷＫが発生する第一複合材層６１、第二複合材層６２、及び第三複合材層６３の各層間に第一光ファイバ２０、第二光ファイバ３０をそれぞれ埋め込み、硬化後の歪みを計測する。
各層間に第一光ファイバ２０及び第二光ファイバ３０を埋め込むことで変形量を把握し、リンクルＷＫの形状を評価することができる。
事前に歪み値とリンクルＷＫの大きさの相対関係を把握しておくことで、１つの層間の歪みからリンクルＷＫの形状の評価を行うことは可能な場合もあるが、精度があまりよくない。
これに対し、実施形態では、２つの層間の各歪みからリンクルＷＫの形状の評価しているため、リンクルＷＫの形状をより高い精度で取得できる。
これに対し、実施形態では、２つの層間の各歪みからリンクルＷＫの形状の評価しているため、リンクルＷＫの形状をより高い精度で取得できる。
また本実施形態では、第一光ファイバ２０、第二光ファイバ３０が、補強部材７０の幅方向両側に亘ってそれぞれ蛇行している。これにより、第一光ファイバ２０及び第二光ファイバ３０が、補強部材７０が接着される領域全体にわたって分布している。
どこでどの程度の大きさのリンクルＷＫが発生しているか把握できないと、ピックアップした箇所の目視検査データから過度に安全な許容値、設計値を用いる必要がある。
これに対し、本実施形態では、第一光ファイバ２０及び第二光ファイバ３０を補強部材７０が接着される領域全体にわたって分布させることによって、全面検査を行うことができ、どこでどの程度の大きさのリンクルＷＫが発生しているかを把握できる。これにより、リンクルＷＫが発生していない箇所を特定することができる。
したがって、リンクルＷＫが発生していない箇所の強度設計値を最大限活用することができる。
どこでどの程度の大きさのリンクルＷＫが発生しているか把握できないと、ピックアップした箇所の目視検査データから過度に安全な許容値、設計値を用いる必要がある。
これに対し、本実施形態では、第一光ファイバ２０及び第二光ファイバ３０を補強部材７０が接着される領域全体にわたって分布させることによって、全面検査を行うことができ、どこでどの程度の大きさのリンクルＷＫが発生しているかを把握できる。これにより、リンクルＷＫが発生していない箇所を特定することができる。
したがって、リンクルＷＫが発生していない箇所の強度設計値を最大限活用することができる。
本実施形態では、計測部１０は、第一光ファイバ２０及び第二光ファイバ３０に入射光を導入して出射する出射光を検出することによって、第一光ファイバ２０及び第二光ファイバ３０の軸方向の各位置における歪み分布を計測しているが、歪みの分布はどのように計測されてもよい。
例えば、第一光ファイバ２０及び第二光ファイバ３０の軸方向の各位置における歪み分布を計測する計測部１０は、図８に示すような計測部１０が用いられてもよい。
図８に示す計測部１０は、ＢＯＣＤＡ（ブリルアン光相関領域解析法、特許第４６５２３０９号公報参照。）を用いる計測部である。
ＢＯＣＤＡを用いる計測部１０では、第一光ファイバ２０及び第二光ファイバ３０の各一端から入射光（ポンプ光）を導入することで発生する微弱な後方散乱光に対し、第一光ファイバ２０及び第二光ファイバ３０の各他端から周波数をシフトさせた別の光（プローブ光）を導入する。すると、計測部１０は、ポンプとプローブ光との相互作用により誘導ブリルアン散乱光ＳＢＳ（Ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）を検出光として検出する。ＳＢＳの光スペクトルのシフトによって、計測部１０は、第一光ファイバ２０に付与される歪みを、軸方向の各位置について、それぞれ検出することができる。同様に。ＳＢＳの光スペクトルのシフトによって、計測部１０は、第二光ファイバ３０に付与される歪みを、軸方向の各位置について、それぞれ検出することができる。
図８に示す計測部１０の場合、入射する各光の周波数、強度を変調させることで、計測するＳＢＳの箇所を特定することが可能であり、計測部１０は、第一光ファイバ２０の軸方向の各位置における歪みである第一歪み分布を計測することができる。
同様に入射する各光の周波数、強度を変調させることで、計測部１０は、第二光ファイバ３０の軸方向の各位置における歪みである第二歪み分布を計測することができる。
図８に示す計測部１０は、ＢＯＣＤＡ（ブリルアン光相関領域解析法、特許第４６５２３０９号公報参照。）を用いる計測部である。
ＢＯＣＤＡを用いる計測部１０では、第一光ファイバ２０及び第二光ファイバ３０の各一端から入射光（ポンプ光）を導入することで発生する微弱な後方散乱光に対し、第一光ファイバ２０及び第二光ファイバ３０の各他端から周波数をシフトさせた別の光（プローブ光）を導入する。すると、計測部１０は、ポンプとプローブ光との相互作用により誘導ブリルアン散乱光ＳＢＳ（Ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）を検出光として検出する。ＳＢＳの光スペクトルのシフトによって、計測部１０は、第一光ファイバ２０に付与される歪みを、軸方向の各位置について、それぞれ検出することができる。同様に。ＳＢＳの光スペクトルのシフトによって、計測部１０は、第二光ファイバ３０に付与される歪みを、軸方向の各位置について、それぞれ検出することができる。
図８に示す計測部１０の場合、入射する各光の周波数、強度を変調させることで、計測するＳＢＳの箇所を特定することが可能であり、計測部１０は、第一光ファイバ２０の軸方向の各位置における歪みである第一歪み分布を計測することができる。
同様に入射する各光の周波数、強度を変調させることで、計測部１０は、第二光ファイバ３０の軸方向の各位置における歪みである第二歪み分布を計測することができる。
また光ファイバの軸方向の各位置における歪み分布を計測する計測部１０、第一光ファイバ２０及び第二光ファイバ３０に代えて、図９に示すような計測部１０’、第一光ファイバ２０’及び第二光ファイバ３０’が用いられてもよい。
図９に示す計測部１０’は、ＦＢＧ（Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ）を用いる計測部である。
ＦＢＧを用いる計測部１０’では、軸方向の各位置にそれぞれ異なる特定の波長の光を反射する回折格子（Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ）８０が施された第一光ファイバ２０’の一端から、入射光を導入する。入射光は回折格子８０により後方反射光と、透過光に分離される。計測部１０’は、検出光として後方反射光又は透過光を検出し、当該後方反射光又は透過光の光スペクトルやピーク周波数変動を計測することで、各回折格子８０における歪み、すなわち各位置における歪みである第一歪み分布を計測できる。
同様に、ＦＢＧを用いる計測部１０’では、軸方向の各位置にそれぞれ異なる特定の波長の光を反射する回折格子８０が施された第二光ファイバ３０’の一端から、入射光を導入する。計測部１０’は、検出光として後方反射光又は透過光を検出し、当該後方反射光又は透過光の光スペクトルやピーク周波数変動を計測することで、各回折格子８０における歪み、すなわち各位置における歪みである第二歪み分布を計測できる。
＜変形例＞
図９に示す計測部１０’は、ＦＢＧ（Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ）を用いる計測部である。
ＦＢＧを用いる計測部１０’では、軸方向の各位置にそれぞれ異なる特定の波長の光を反射する回折格子（Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ）８０が施された第一光ファイバ２０’の一端から、入射光を導入する。入射光は回折格子８０により後方反射光と、透過光に分離される。計測部１０’は、検出光として後方反射光又は透過光を検出し、当該後方反射光又は透過光の光スペクトルやピーク周波数変動を計測することで、各回折格子８０における歪み、すなわち各位置における歪みである第一歪み分布を計測できる。
同様に、ＦＢＧを用いる計測部１０’では、軸方向の各位置にそれぞれ異なる特定の波長の光を反射する回折格子８０が施された第二光ファイバ３０’の一端から、入射光を導入する。計測部１０’は、検出光として後方反射光又は透過光を検出し、当該後方反射光又は透過光の光スペクトルやピーク周波数変動を計測することで、各回折格子８０における歪み、すなわち各位置における歪みである第二歪み分布を計測できる。
＜変形例＞
上記実施形態では、第一複合材層と第二複合材層との間に第一光ファイバ、第二複合材層と第三複合材層との間に第二光ファイバを設けている。
変形例として、第一複合材層、第二複合材層、第三複合材層、及び第四複合材層を順に有する被補強部材に対し、第三複合材層と第四複合材層の間にさらに第三光ファイバを設けて第三歪み分布を計測し、第一歪み分布、第二歪み分布、及び第三歪み分布から、被補強部材の表面のリンクルの形状を取得してもよい。
他の変形例として、さらにファイバを増やして、さらに多くの歪み分布から、被補強部材の表面のリンクルの形状を取得してもよい。
変形例として、第一複合材層、第二複合材層、第三複合材層、及び第四複合材層を順に有する被補強部材に対し、第三複合材層と第四複合材層の間にさらに第三光ファイバを設けて第三歪み分布を計測し、第一歪み分布、第二歪み分布、及び第三歪み分布から、被補強部材の表面のリンクルの形状を取得してもよい。
他の変形例として、さらにファイバを増やして、さらに多くの歪み分布から、被補強部材の表面のリンクルの形状を取得してもよい。
上記実施形態では、第一光ファイバ、第二光ファイバは、それぞれ幅周縁部７１ｘと交差している。変形例として、第一光ファイバ、第二光ファイバは、幅周縁部７１ｘに加えて、それぞれ奥行周縁部７１ｙとさらに交差してもよい。奥行周縁部７１ｙと交差させれば、奥行周縁部７１ｙ周辺に発生するリンクルＷＫの形状も取得できる。
上記実施形態では、形状取得部４０において、第一歪み分布及び第二歪み分布に対し、各種演算部で演算を行うことにより、被補強部材６０の表面６０ｓのリンクルＷＫの形状を取得しているが、各種演算部で演算を行わず、表面６０ｓのリンクルＷＫの形状を取得してもよい。
変形例として、形状取得部４０が、予め各種第一歪み分布及び第二歪み分布に対するリンクルＷＫの形状をそれぞれ記憶しておいてもよい。この場合、形状取得部４０は、記憶された複数のリンクルＷＫの形状の中から、計測された第一歪み分布及び第二歪み分布に対する表面６０ｓのリンクルＷＫの形状を読み出し、表面６０ｓのリンクルＷＫの形状を取得する。
変形例として、形状取得部４０が、予め各種第一歪み分布及び第二歪み分布に対するリンクルＷＫの形状をそれぞれ記憶しておいてもよい。この場合、形状取得部４０は、記憶された複数のリンクルＷＫの形状の中から、計測された第一歪み分布及び第二歪み分布に対する表面６０ｓのリンクルＷＫの形状を読み出し、表面６０ｓのリンクルＷＫの形状を取得する。
上述の各実施形態においては、形状取得部の各種機能を実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各種処理を行うものとしてもよい。ここで、コンピュータシステムのＣＰＵの各種処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって上記各種処理が行われる。また、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものとする。
１ 評価システム
１０ 計測部
１０’ 計測部
２０ 第一光ファイバ
２０’ 第一光ファイバ
３０ 第二光ファイバ
３０’ 第二光ファイバ
４０ 形状取得部
４１ 膜歪み演算部
４２ 曲げ歪み演算部
４３ 曲率演算部
４４ 回転角演算部
４５ 形状演算部
５０ 組立体
６０ 被補強部材
６０ｓ 表面
６１ 第一複合材層
６２ 第二複合材層
６３ 第三複合材層
７０ 補強部材
７１ 周縁部
７１ｘ 幅周縁部
７１ｙ 奥行周縁部
８０ 回折格子
ＷＫ リンクル
Δｘ 計測範囲
θ 回転角
１０ 計測部
１０’ 計測部
２０ 第一光ファイバ
２０’ 第一光ファイバ
３０ 第二光ファイバ
３０’ 第二光ファイバ
４０ 形状取得部
４１ 膜歪み演算部
４２ 曲げ歪み演算部
４３ 曲率演算部
４４ 回転角演算部
４５ 形状演算部
５０ 組立体
６０ 被補強部材
６０ｓ 表面
６１ 第一複合材層
６２ 第二複合材層
６３ 第三複合材層
７０ 補強部材
７１ 周縁部
７１ｘ 幅周縁部
７１ｙ 奥行周縁部
８０ 回折格子
ＷＫ リンクル
Δｘ 計測範囲
θ 回転角
Claims (5)
- 第一複合材層、第二複合材層、及び第三複合材層を順に有する被補強部材と、当該被補強部材の表面に固定されている補強部材と、を備える組立体を評価する評価方法であって、
前記第一複合材層と前記第二複合材層との間に延びている第一光ファイバに入射光を導入して出射光を検出し、当該第一光ファイバの軸方向の各位置における歪みの分布である第一歪み分布を計測すると共に、前記第一光ファイバに沿って前記第二複合材層と前記第三複合材層との間に延びている第二光ファイバに入射光を導入して出射光を検出し、当該第二光ファイバの軸方向の各位置における歪みの分布である第二歪み分布を計測するステップと、
前記第一歪み分布及び前記第二歪み分布から前記被補強部材の表面のリンクルの形状を取得するステップと、を含む評価方法。 - 前記補強部材が周縁部を有し、
前記第一光ファイバ及び前記第二光ファイバが、前記周縁部の少なくとも一部とそれぞれ交差している請求項１に記載の評価方法。 - 前記補強部材が一方向に延びているストリンガであって、
前記第一光ファイバ及び前記第二光ファイバが、前記周縁部のうち、前記一方向に延びている縁部の少なくとも一部と交差している請求項２に記載の評価方法。 - 前記第一光ファイバ及び前記第二光ファイバが、前記補強部材の両側に亘って蛇行している請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の評価方法。
- 第一複合材層、第二複合材層、及び第三複合材層を順に有する被補強部材と、当該被補強部材の表面に固定されている補強部材と、を備える組立体を評価する評価システムであって、
前記第一複合材層と前記第二複合材層との間に延びている第一光ファイバに入射光を導入して出射光を検出し、当該第一光ファイバの軸方向の各位置における歪みの分布である第一歪み分布を計測すると共に、前記第一光ファイバに沿って前記第二複合材層と前記第三複合材層との間に延びている第二光ファイバに入射光を導入して出射光を検出し、当該第二光ファイバの軸方向の各位置における歪みの分布である第二歪み分布を計測する計測部と、
前記第一歪み分布及び前記第二歪み分布から前記被補強部材の表面のリンクルの形状を取得する形状取得部と、
を備える評価システム。
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