| Project/Area Number |
22K03878
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 18030:Design engineering-related
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
荒井 正行 東京理科大学, 工学部機械工学科, 教授 (40371314)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | メンテナンステクノロジー / メタヒューリスティック / き裂 / 外力 / 逆推定 / 最適化手法 / 大型構造物 / カッコ―最適化手法 / レビーフライト最適化手法 / ジャイロセンサー / 状態ベクトル |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，老朽化した機械・構造物に対して将来にわたり持続可能なメンテナンス可能なメタヒューリスティックデジタルツインシステムの概念を提案するとともにその将来性を検証することを目的とする．このために，き裂を有する単純な不静定構造物を例に取り挙げ，ジャイロスコープにより構造物の変形状態をモニタリングするシステムを試作する．そして，無線システムにより連続的に状態変化を送信し，この状態量に基づいて適用型Cuckoo最適化ならびにレヴィ―フライトを用いたJayaアルゴリズムによりき裂の大きさとその位置を検出できるようにする．最終的は，このようなシステムを統合化し，実機適用を目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
当初設定した研究計画に従って，2023年度では以下の研究成果が得られた．
(1)昨年度開発したカッコ―最適化手法によるき裂のサイズと位置を同定するための方法を用いて，実際の配管系に発生したき裂を同定することを試みた．そこでは，貫通き裂形状を想定し，その開口角，長手方向の位置を同定パラメータとして解析を行った．この結果，これまでの共役勾配法による逆推定法に対して，あらゆるき裂問題に対してその位置と大きさを安定して同定できることを確認した．なお，これまでの共役勾配法では，貫通き裂の開口角の大きさや位置によっては上手く同定できないケースがあった．
(2)昨年度までに開発した逆解析手法を発展させて，構造物に作用したき裂のみならず，外力の大きさならびにその位置を同定できるように改良を施した．これまでの手法では，入力と応答関係を伝達マトリックス法により関係づけていた．これに対して本研究では，ジャイロセンサーによる回転角と外力に関する応答マトリックス方程式を定式化し，これに対して最適化手法と一般逆行列を組み合わせた．別途実施した有限要素解析結果との比較を通じて，得られた結果の妥当性が検証された．また，これまでの提案手法に比べて，計算時間の大幅な短縮化が図れることも確認した．本手法により，ドーム形状の大型構造物を対象に様々な位置に衝撃荷重が作用したときのその位置と大きさを正確に推定できることを確認した．今後は，上記手法における最適化手法をカッコ―最適化手法に置き換える方法を考案するとともに，試験装置を作製し，ここに開発した逆推定手法を適用することを試みる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
初年度より当初想定していた研究計画を上回って進展した．このことを受けて，本年度はさらに推定手法の高速化を図るための一般逆行列を導入し，その有効性を示せたことによる．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究は，本年度提案した逆推定法における最適化手法をカッコ―最適化手法に置き換える方法を考案するとともに，試験装置を作製し，ここに開発した逆推定手法を適用することを試みる．
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