2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of vibration inspection technique for infrastructure using sensor data fusion
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15K01226
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
中畑 和之 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (20380256)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 多点計測 / 振動 / 波動 / データフュージョン / センサフュージョン / 三次元可視化 / 相反性 / 損傷同定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者が開発中である振動・波動の多点計測・可視化システムに，センサ・データフュージョンを導入する．これは，多点に設置したセンサから有意な加速度データを抽出し，それらを加法的に結合することによって，構造部材の高精度な３次元動態可視化を行うものである．さらに可視化結果から損傷同定を行うシステムの開発を行う．H29年度に実施したことは，以下の2点である．
① 相反性を利用した構造部材中を伝搬する波動の可視化
損傷位置や形状まで把握するには，より高い振動数の情報が必要となる．その場合は多くのセンサを配置することになるが，動弾性問題に対する相反定理に従えば，計測点と加振点を入れ替えた波動の振幅は等価である．すなわち，多点で励起した振動を一つのセンサで受信し，あたかもこの受信点から波動が発生したように可視化する技術を検討した．ここでは，減肉のあるI型金属片に対して，ガイド波を発生させ，それを3次元可視化した．可視化結果からガイド波の伝搬モードを抽出し，解析値と比較することで本手法の妥当性を示した．
② 振動モードの崩れと振動初期の波形に着目した割れの定量評価定
H29年度は可視化結果から損傷の同定を試みた．本研究では，ステンレス鋼試験片の中心に疲労き裂を作成し，載荷試験を行いながら多点に設置したセンサで加速度を計測した．載荷に伴い1次曲げと3次曲げモードの振幅スペクトルが小さくなった．モード形状を確認すると，健全な試験体では載荷試験後では変化が見られなかったが，疲労き裂を含む試験体では3次曲げモードの形状が載荷前と異なることがわかった．また，き裂と同じ側に設置したセンサと試験片の上部に設置したセンサで加振直後の取得波形を確認すると，初動に違いが見られた．閉じているき裂でも振動の初期波形に着目すれば検出できる可能性があることがわかった．
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