システム同定を用いた空間構造システムの損傷検出に関する研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650576
• Research Institution: Musashi Institute of Technology
• Principal Investigator: 濱本 卓司 武蔵工業大学, 工学部, 教授 (10228546)
• Keywords: 損傷検出 / 振動台実験 / 空間構造 / システム同定

Research Abstract

空間構造システム(立体トラスや立体フレーム)は極めて多くの部材で構成される構造システムである。このため,超音波試験,レーダー試験,アコースティックエミッション,放射線透過試験などのような非破壊試験法を用いた順手法を用いると,部材を一つ一つ調べなければならず多大な労力・コスト・時間を必要とする。このような場合,まず全体システムの損傷による動特性の変化に着目し,徐々に損傷領域を絞り込み,最終的に損傷部材の位置を特定し損傷度を評価する逆手法が効率的かつ経済的と考えられる。本研究は,空間構造システムの振動を計測し,システム同定手法を適用して損傷の発生を検知し,損傷位置を特定し,損傷度を評価する一連の損傷検出法を開発することを目的として行われた。
すでに実施された2年間の研究により,システム同定手法はグローバルな損傷検出には有効であるが,ローカルな損傷検出になると限界があることが明らかとなった。ローカルな損傷検出は従来の非破壊試験法が有効な領域であるので,本年度の研究では,システム同定手法によりグローバルな損傷からどの程度のローカルな損傷まで検出可能なのかを明確にすることを目標とした。グローバルな損傷は構造物の全体振動に大きな影響を与え,ローカルな損傷は構造物の局部振動に大きな影響を与える。このため,ローカルな損傷の検出精度を上げるために,構造物に局部振動を励起し高次モードの動特性に着目した損傷検出法を開発することを試みた。
立体トラスの損傷検出:従来の損傷検出スキームに加え,立体トラスの接合部で打撃入力を与え,他の接合部で衝撃応答を測定する方法を導入した。この結果,ローカルなモードが励起され損傷部材の特定を高い信頼度で行うことができた。
立体フレームの損傷検出:従来の損傷検出スキームに加え,立体フレームの床レベルに小型加振機を設置し,正弦波入力により高次の並進およびねじりモードを励起する方法を導入した。この結果,損傷部材の特定と損傷度の評価を高い信頼度と精度で行えるようになった。

Research Products

• [Publications] 濱本,大浴: "ハイブリッド加振による損傷検出法の改善"2000年度日本建築学会大会学術講演梗概集. B-1. 405-406 (2000)
• [Publications] 濱本,大浴,三好: "アクティブ同定手法を用いた多層建築物の損傷検出"日本建築学会構造系論文集. 第539号. 51-56 (2001)