3次元形状計測による境界適合型3次元ソリッド・シェル複合解析システムの開発

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11555118
• 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, 大学院・生産科学研究科, 助教授 (60230124)
• Keywords: 3次元計測装置 / コンクリート表面粗度 / コンクリート付着特性 / ソリッド・シェル要素 / 有限要素解析 / 曲面板の自由振動解析 / 膜構造のしわ計測

Research Abstract

1.コンクリート表面粗度形状の定量化と付着特性の解明
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,傾斜さん断試験を実施し,コンクリートの表面粗度とその付着特性を解明した.本計測装置による計測精度は触針式3D計測装置の比較し,良好な結果が得られることが確認された.また,粗度と付着強度には相関関係があることも確認できた.日本道路公団で実施されたコンクリートの表面粗度と引張り試験結果について,本計測装置による計測法と定量化法を用いて検討した.
2.FEMシェル要素自動メッシュ分割システムの構築
曲がりかつねじれた曲面板を計測し,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,レーザホログラフィ装置による実験およびレーレリッツ法による解析結果と比較検討した結果,良好な一致が確認された.また,東京大学生産技術研究所において張力膜に発生するしわの計測を行った.現在,長崎大学においても載荷装置を製作しており,現在実験を継続中である.さらに,鋼構造協会の行われたプレートガーダー橋腹板の局部座屈の三次元計測を行い,本計測装置の有用性について実証試験を行った.
3.CT計測データの3D解析システムの構築とコンクリート系材料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解析を実施し,実験結果と解析結果に良好な一致がみられた.また,骨構造解析と同じ方法をコンクリート系材料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予備試験を行った.

Research Products

• [Publications] 和田眞禎: "三次元計測装置を用いたコンクリート表面租度の定量化と付着強度特性に関する研究"第55回土木学会年次学術講演会概要集CD-ROM版. (CD-ROM). (2001)
• [Publications] 松田浩: "コンクリート表面租度の定量化と付着強度特性に関する研究"長崎大学工学部研究報告. 30巻55号. 183-189 (2001)
• [Publications] 松田浩: "3D計測によるコンクリート打継部及び曲面板の振動解析に関する研究"土木学会応用力学論文集. Vol.3. 115-124 (2001)
• [Publications] 松田浩: "膜・シェル構造解析のための3D計測+FEM解析システムの開発"鋼構造年次論文集. Vol.8. 595-602 (2001)
• [Publications] 仲村政彦: "可搬・非接触型三次元計測装置を用いたコンクリート表面計測"土木構造・材料論文集. 第16号. 85-92 (2000)
• [Publications] 松田浩: "非接触型3D計測装置を用いた膜形状の計測"膜構造研究論文集'2000. No.14(印刷中). (2001)
• [Publications] Hiroshi MATSUDA: "Development of finite element analysis system for membrane and shell structures by using 3D-optic system"Trends in Computational Structural Mechanics. (印刷中). (2001)
• [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. 9-1. 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法解析"日本骨形態計測学会雑誌. 9-1. p-S20 (1999)
• [Publications] 伊東昌子: "三次元骨微細構造と骨力学特性について"日本骨形態計測学会雑誌. 9-3. 103-113 (1999)
• [Publications] 古賀掲維: "骨の力学的強度に対する海綿骨の寄与について"日本骨形態計測学会雑誌. 10-1. p-S21 (2000)
• [Publications] 伊東昌子,: "海綿骨・皮質骨の骨量・構造と力学特性の関係-有限要素解析を用いた検討-"日本骨代謝学会雑誌. 18-2. 48 (2000)