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Direct transform from dense point cloud data to finite element model for structural analysis

Research Project

Project/Area Number 18K04317
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 22020:Structure engineering and earthquake engineering-related
Research InstitutionKitami Institute of Technology

Principal Investigator

Miyamori Yasunori  北見工業大学, 工学部, 准教授 (00363383)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords点群モデル / FEMモデル変換 / 線形静的解析 / SfM / 構造解析 / 点群データ
Outline of Final Research Achievements

We developed a method for quantitatively evaluating the structural performance of existing civil infrastructures. We firstly constructed a dense point cloud model from images taken with a digital camera, which is so dense that even thickness changes of steel structural members can be detected. And then the dense point cloud model was converted into a FEM model that can be used for structural analysis. From a large number of digital images, a point cloud model is created using SfM, and solid elements for FEM analysis were created and stress analysis is performed.
In the feasible study, laboratory-scale specimens and large actual scale structures were chosen. Steel members of experimental structures could be modeled in 2% error. In FE structural analysis, the distribution of stress was reproduced following the compatible FE model established by the common method.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

老朽化が深刻化する橋梁などの社会インフラの長寿命化を効率的に実現するためには、経年変化した構造物の実際の性能を精度よく定量的に評価することが必要である。現在は技術者の目視点検結果に基づき、外観から4段階で評価することが基本となっているが、これを実際に内部で発生している応力値で簡単に評価することができれば、補修や架け替えが真に執拗な構造物を効率よく発見できる。本研究では、デジタルカメラで撮影した多数の画像から、構造物の変形やひび割れ、腐食による板厚減少が分かる3次元モデルを構築し、さらに応力解析が可能なFEMモデルに変換する手法を開発した。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Analytical investigation on bearing capacity of small steel girder bridge affected by corrosion damage at the end cross beam and stiffness decrease of RC slab2020

    • Author(s)
      岩渕 直、宮森 保紀、大島 俊之、三上 修一、齊藤 剛彦
    • Journal Title

      Journal of Structural Engineering, A

      Volume: 66A Issue: 0 Pages: 48-58

    • DOI

      10.11532/structcivil.66A.48

    • NAID

      130007830377

    • ISSN
      1881-820X
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] AUTOMATED FE MODELING FROM 3D POINT CLOUD MODEL OF A DAMAGED STEEL STRUCTURAL MEMBER2019

    • Author(s)
      SUZUKI Sanae、MIYAMORI Yasunori、SAITO Takehiko、YAMAZAKI Tomoyuki、DAMBIIBALJIR Munkhjargal、MIKAMI Shuichi
    • Journal Title

      Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. F3 (Civil Engineering Informatics)

      Volume: 75 Issue: 2 Pages: I_141-I_149

    • DOI

      10.2208/jscejcei.75.2_I_141

    • NAID

      130007829042

    • ISSN
      2185-6591
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ドローンで撮影した画像を用いたコンクリート製補強土壁の3次元点群モデル構築実験2020

    • Author(s)
      工藤 将暉
    • Organizer
      土木学会北海道支部令和2年度年次技術研究発表会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 鋼I桁供試体の3次元高密度点群モデルからFEMモデルへの自動変換2020

    • Author(s)
      佐藤 瑛典
    • Organizer
      土木学会北海道支部令和2年度年次技術研究発表会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 撮影画像を用いた鋼構造物の3次元点群モデル構築手法に関する一検討2020

    • Author(s)
      ムンフジャルガル ダンビーバルジル
    • Organizer
      土木学会北海道支部 令和元年度 年次技術研究発表会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 鋼構造部材の点群モデルから変換したFEMモデルの精度に関する一検討2020

    • Author(s)
      宮森 保紀
    • Organizer
      土木学会北海道支部 令和元年度 年次技術研究発表会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 主桁の損傷寸法が隣接主桁間の荷重伝達に与える影響に関する解析的検討2020

    • Author(s)
      岩渕 直
    • Organizer
      土木学会北海道支部 令和元年度 年次技術研究発表会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 端横桁等の損傷が支点部の耐荷性能に与える影響に関する解析的検討2019

    • Author(s)
      岩渕 直
    • Organizer
      土木学会第74回年次学術講演会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 3 次元点群モデルのFEM データへの変換手法に関する一検討2019

    • Author(s)
      鈴木 紗苗
    • Organizer
      土木学会第74回年次学術講演会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 鋼構造部材の3次元点群モデル構築とFEMデータへの自動変換に関する検討2019

    • Author(s)
      鈴木紗苗
    • Organizer
      第44回土木情報学シンポジウム
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] ANALYTICAL INVESTIGATION ON BEARING CAPACITY OF STEEL GIRDER BRIDGE AFFECTED BY CORROSION DAMAGE AT THE END CROSS BEAM2019

    • Author(s)
      Sunao Iwabuchi
    • Organizer
      12th Pacific Structural Steel Conference
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 点群データから構造解析モデルへの変換の自動化に関する検討2019

    • Author(s)
      鈴木 紗苗
    • Organizer
      土木学会北海道支部平成30年度年次技術発表会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 高密度点群データの構造解析モデルへの変換に関する基礎的検討2018

    • Author(s)
      鈴木 紗苗
    • Organizer
      土木学会第73回年次学術講演会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 高密度点群データの構造解析モデルへの変換に関する基礎的研究2018

    • Author(s)
      鈴木 紗苗
    • Organizer
      第43回土木情報学シンポジウム
    • Related Report
      2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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