2001 Fiscal Year Annual Research Report
圧電センサ・アクチュエータを用いた構造物ヘルスモニタリング技術の開発研究
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11450092
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| Research Institution | YAMAGUCHI UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
江 鐘偉 山口大学, 工学部, 教授 (60225357)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清水 聖治 山口大学, 工学部, 助手 (00243626)
壁矢 和久 NKK(株), 基盤技術研究所, 主任研究員
長南 征二 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20005424)
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| Keywords | 圧電センサ / 圧電アクチュエータ / インピーダンス計測 / ヘルスモニタリング / 縦弾性波の伝播 / 損傷評価指数 / ジョイントねじの緩み検出 |
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| Research Abstract |
本研究では,圧電材料にセンシング機能とアクチュエータ機能に着目し,簡単かつ実用的な構造物のヘルスモニタリング技術を開発することを目指している。本年度では,損傷の定量評価法を確立するため,橋梁などに近いトラス構造を試作し,損傷を容易に再現できるジョイント部のボルトの締め付け具合を例にとって,実験ならびに理論解析を行い、ボルトの緩み具合を定量的に評価する手法を開発した。
具体的にトラス構造の数箇所に圧電素子を取り付け,ジョイント部のボルトの緩みをトルクレンジより設定し,それに伴った構造の機械的インピーダンス変化を圧電素子の電気的インピーダンス周波数応答の変化を測定する手法で調べた。また,得られた実験結果に基づき,縦弾性波モデルをたて,構造物損傷を定量的に評価するための計測法ならびに三つの損傷評価指数を提案した。損傷評価指数はそれぞれ構造の剛性にもっと影響するピーク周波数シフト量、損傷部の励振状態を表すピーク振幅比変化率、損傷の粘弾性を考慮するQ値比変化率である。さらに,大量の実験を行い,本提案した計測法と損傷評価指数の有効性を検証した。また,これらの損傷評価指数はボルトの緩みモデルに適用するだけでなく,亀裂や応力集中など機械的インピーダンスの変化が見られる一般損傷にも有効であることが分かった。今後,本研究開発した計測法ならびに損傷評価指数を取り入れた構造物ヘルスモニタリング計測評価システムを構築し,実用化を目指していく。
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[Publications] 江 鐘偉, 西村浩一, 長南征二: "圧電素子を用いた縦弾性波計測による構造物の損傷監視と位置同定"日本機械学会論文集C編. 67・660. 2580-2586 (2001)
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[Publications] Z.W.Jiang, S.Fujiwara, S.Chonan, K.Kawashima: "Development of ID-Blade Slicer Monitoring System for Cutting 12-inch Silicon Ingot"Applied Electromagnetics and Mechanics. 9. 539-540 (2001)
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[Publications] Zhongwei JIANG, Yasutaka TAKEUCHI: "Damage Assessment for Truss Structural Health Monitoring with Piezoelectric Impedance-Based Technique"Proceedings of International Conference on Mechatronics and Information Technology. 283-286 (2001)
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[Publications] Z.W.Jian, K.Yamada, I.H.Kim, T.Fujii, S.Shimizu, M.Matsuzaki: "Development of Wireless Digital Stethoscope Diagnosis System for In-Home Health Monitoring"Proceedings of International Conference on Mechatronics and Information Technology. 181-184 (2001)
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[Publications] Liu Shengping, Wei Yunlong, Jiang Zhongwei, Tien H.Ti, A.Ottova: "Wireless Remote-control Monitoring System for BLM-Based Biosensor"Proceedings of International Conference on Mechatronics and Information Technology. 101-105 (2001)
