多機能材料による建築構造物のスマート構造化に関する基礎的研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09490027
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 北川 良和 広島大学, 工学部, 教授 (10284176)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉田 和夫 慶応義塾大学, 理工学部, 教授 (80101997) ; 山本 鎮男 早稲田大学, 理工学部・総合技術研究センター, 研究員 (50200803) ; 玉井 宏章 広島大学, 工学部, 助手 (80207224) ; 塩原 等 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (50272365) ; 狼 嘉彰 宇宙開発事業団, 筑波宇宙センター技術研究本部, 研究総監
• Keywords: スマート材料 / 人工生命体 / アクティブ制御 / キュービックニューラルネットワーク / ヘルスモニタリング / 形状記憶合金 / 圧電セラミック / ファジー制御

Research Abstract

本研究では、不確定性の多い外乱・建築構造物を対象として、変化する環境の中で、地震対策を大規模かつトータルシステムとして行う建築構造物のスマート構造を構築するための基礎的研究として、以下の研究・開発を行った。
[要素技術の骨格構築とその再現性等の検討]
1) 振動制御のための人工生命体中枢機構(進化、形態形成、学習、生体の分散、並列・分散処理、免疫、自己修復等)を研究し、そのシステムの骨格を構築する。特に、スマート構造物のアクテイブ制御において予期せぬ事態にも対応するために、キュービックニューラルネットワークと遺伝的アルゴリズムを用いた学習、並列・分散処理の知的制御手法を構築した。
2)外乱、環境を感知する人工生命体に必要なセンサーシステムは、情報の獲得のみならず、情報の抽出情報表現、自己診断等の機能を必要とする。特に、スマート材料の情報・抽出と表現においては、定量的なものだけでなく、定性的なものが重要であり、新しいセンサーヒュージョンの考え方が必要となる。このようなセンサーシステムを前提としたアクチュエータ及び制御用プロセッサーといった人工生命体を機能させる材料の研究を行った。
3)ヘルスモニタリングとケアによる建築構造物の保守・長寿命化の方法を研究し、その評価法の骨格について検討した。
[建築構造物への応用(スマート構造化、自己組織化)]
4)可能性の高いスマート材料である圧電素子、形状記憶合金を用いた、柱、はり等の模型試験体を作製し、自由振動実験、静的戴荷試験を行い、その部材の減衰、耐荷性能等を実験的に検証した。また、これらの部材と人工生命体を組合せたスマート構造試験体を用いて、高層建築架構に、このスマート材料を組み込んだ場合の挙動を研究し、本スマート構造を適用することによる建築架構の減衰性能の向上に対する有効性を検討した。

Research Products

• [Publications] 竹下昌樹: "建築構造物のスマート構造化に関する基礎的研究(その5)圧電素子によるダンパー原理とその基本的特性"日本建築学会中国支部研究報告集. 23巻. 153-156 (2000)
• [Publications] 石原熊太郎: "建築構造物のスマート構造化に関する基礎的研究(その6)圧電素子によるダンパー特性に関する振動実験"日本建築学会中国支部研究報告集. 23巻. 157-160 (2000)
• [Publications] 田中良和: "建築構造物のスマート構造化に関する基礎的研究(その7)光ファイバセンサの開発動向に関する文献調査"日本建築学会中国支部研究報告集. 23巻. 161-164 (2000)
• [Publications] 山田浩二: "ファジィ制御、遺伝的アルゴリズム(GA)を用いたハイブリッド制御システムに関する基礎的研究(その2)構造物の弾塑性応答領域におけるファジィ制御に関して"日本建築学会中国支部研究報告集. 23巻. 165-168 (2000)