3次元形状計測による境界適合型3次元リソッド・シェル複合解析システムの開発

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11555118
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: 松田 浩 長崎大学, 工学部, 助教授 (20157324)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊東 昌子 長崎大学, 医学部, 講師 (10193517) ; 森山 雅雄 長崎大学, 工学部, 助教授 (00240911) ; 石松 隆和 長崎大学, 工学部, 教授 (10117062) ; 古賀 掲維 長崎大学, 工学部, 助手 (60284709) ; 森田 千尋 長崎大学, 工学部, 助教授 (60230124)
• Keywords: 3次元計測装置 / コンクリート表面粗度 / コンクリートの付着特性 / 境界適合要素 / ソリッド・シェル要素 / 有限要素解析 / マイクロCTスキャン

Research Abstract

1.精度可搬型3次元形状計測装置の開発
これまで試作した装置での実績をもとに,レーザとCCDカメラとPCを用いた3次元形状計測装置の製作した.パソコンと光学機器を組合せた計測・制御技術では,リアルタイムに2〜3万点位置を高精度で測定することができる.本計測装置を以下の3次元計測に応用している.
2.コンクリート表面粗度形状の定量化と付着特性の解明
9種類のコンクリート表面処理面を有する試験体の凸凹性状を本装置で計測し,さらに新コンクリートを打設した試験体を製作した.コンクリート表面粗度の凹凸を定量的に評価するプログラムを開発するとともに,傾斜せん断試験を実施し,コンクリ-トの表面粗度とその付着特性を解明するための研究を行った.せん断すべり破壊しない試験体もあり,付着せん断試験法について検討する余地が残された.
3,FEMシェル要素自動メッシュ分割システムの構築
膜およびシェル構造の模型を3D計測し,計測した3Dデータをもとに汎用コードMARCによるFEM解析のためのメッシュ分割を行い,固有振動解析を行い,既往の実験での計測結果と比較検討した.現在,境界適合型シェル要素を汎用有限要素コードに取り組んで構造解析を行うシステムの構築を進めている.
4.CT計測データの3Dソリッド解析システムの構築とコンクリート系材科の破壊メカニズムへの適用
2DマイクロCT測定で得られたラット骨の3Dデータを基にFEMソリッド要素から成る解析モデルを作成しFEM解析を行うシステムを構築した.FEM解析は汎用コードMARCで行った.また,骨構造の解析アプローチと同じ方法をコンクリート系材科の破壊メカニズムの解明へ適用性を検討するために,鉄や骨材を混入した,あるいは空洞を有するモルタル試験体を製作し,マイクロCT装置を用いて2次元画像として検出するための予備試験を行った.

Research Products

• [Publications] 和田眞禎: "レーザ光を用いた三次元画像計測システムの開発"日本写真測量学会平成11年度年次講演会発表論文集. 297-298 (1999)
• [Publications] 杉原太郎: "長さ基準における校正手法を導入した3次元画像システムの開発"日本写真測量学会平成11年度年次講演会発表論文集. 299-302 (1999)
• [Publications] 和田眞禎: "三次元計測装置を用いたコンクリート表面粗度の定量化と付着強度特性"平成11年度土木学会西部支部研究発表会講演概要集. 820-821 (2000)
• [Publications] 伊東 昌子: "三次元画像解析におけるマイクロCTの有用性と問題点"日本骨形態計測学会雑誌. 第9巻1号. 1-10 (1999)
• [Publications] 古賀 掲維: "材料・幾何学的非線形を考慮したヒト腸骨海綿骨の有限要素解析"日本骨形態計測学会雑誌. 第9巻2号. s19 (1999)
• [Publications] 伊東 昌子: "三次元骨微細構造と骨力学的特性について"日本骨形態計測学会雑誌. 第9巻3号. 103-108 (1999)