2015 Fiscal Year Research-status Report
時間領域有限差分法による推定センサ信号を用いた非破壊検査法の研究
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15K06100
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
藤岡 豊太 岩手大学, 工学部, 助教 (60292174)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 時間領域有限差分法 / FDTD法 / 非破壊診断 / コンクリート構造体 / 推定センサ信号 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．我々が提案しているコンクリート構造体の非破壊診断の新たな診断手法として，実際に測定されるセンサ信号だけでなく，診断対象の構造体を時間領域有限差分法（FDTD法）で解析することで得られる推定センサ信号も用いて診断精度を向上させる手法の実現のため，FDTD法による推定センサ信号の精度やその適応手法などについての検討を行った．
２．本研究は，計画では現在所有するコンクリートサンプル構造体を対象とした提案手法の検討から始める予定で実際にFDTD法による解析等を進めていたが，本年度の後半にプリプレストコンクリート（PC)橋梁のサンプル構造体を用いた測定実験を行うことができる機会があり，そのため当初の予定を変更し本年度後半ではPC橋梁サンプルによる解析及び測定実験を行った．
３．PC橋梁を含めたPC構造物において，鋼線や鋼棒を通す穴にコンクリートを充填する際の充填不良による内部欠陥が問題となる．この場合，穴の位置は設計時に決められているため，診断すべき内部欠陥が発生しうる箇所や数はある程度限定することができる．今回用いたPC橋梁サンプルでは，表面付近と内部に計９箇所の穴がある．そこで測定実験では，穴が全て充填されている場合，および１箇所または複数箇所に未充填がある５種類の条件で作成されたPC橋梁サンプルを用い測定実験およびFDTD法による解析を行った．
４．PC橋梁サンプルによる測定実験，およびFDTD法による解析から，測定実験および解析結果ともに充填状態と未充填状態では明らかな差異が確認でき，特に構造体表面付近の穴に関しては，その欠陥の有無の診断や診断に適切なセンサ及び打撃位置について様々な検討をすることができた．さらにセンサ信号の再現性という点では，充填状態でのFDTD法による推定センサ信号と実際の測定センサ信号との差分信号から欠陥の有無を診断する手法における可能性を確認できた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は，我々が所有しているコンクリート構造体サンプルを用いた測定実験およびFDTD法による解析を主として行うという計画であったが，途中本年度の後半では，研究計画の後半に予定していたPC橋梁サンプルを用いた実験と解析を行うことになった．しかし，PC橋梁サンプルは，所有するサンプルより大型で形状がやや複雑ではあるがコンクリート構造体サンプルという点では基本的な部分は同じであると考えることができ，非破壊診断に測定センサ信号だけでなくFDTD法による推定センサ信号を用いることについての検討という点では、おおよそ計画どおりに進展しているものと考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
PC橋梁サンプルを用いた測定および解析結果の検討については，現在はまだ構造体表面付近にある穴に関してのみの検討であるため，より内部にある穴に対する診断の可能性についても検討を進めていく予定である．ただし，PC橋梁サンプルは我々の所有するコンクリート構造体サンプルに比べその形状はやや複雑となっているため，FDTD法による推定センサ信号の再現性等の検討や，提案非破壊診断への適用などへの基本的な検討については，研究計画のとおり我々の所有するコンクリート構造体サンプルを用いての測定実験や解析などによる提案手法の検討もあわせて行なっていく予定である．
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| Causes of Carryover |
本年度は，年度の後半において計画を一部変更してPC橋梁サンプルを対象とした測定実験を行う事となった．そのため，今までの測定実験結果との比較検討も考慮し，今まで使用していた実験機器を引き続き用いることにした．そこで，今回の実験結果もふまえインパルスハンマやセンサに関しては機種を新たに選定し次年度以降に購入することにした．
FDTD法による解析に関しては，解析時間の点からより高性能の計算機による解析を想定して機種選定を行ったが，解析プログラムの改良等もあり性能に関しては当初想定していたレベルの性能でなくても十分であると判断した．その一方で，測定実験結果との比較検討やセンサ位置及び打撃位置などについて，様々に条件を想定したFDTD法による解析を行う必要が出てきたため，ある程度の性能の計算機を複数用いての同時解析が有用であると判断している．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
インパルスハンマやセンサ等の測定機器に関しては，平成２７年度までの測定実験結果を踏まえ，より適当であると考えられる機器を選定し購入する予定である．また，測定実験で用いるための計算機も新たに購入する予定である．
また，FDTD法のための解析用計算機に関しては，従来想定していたよりも安価な計算機でも十分実用に耐えうると判断できた一方で多様な条件による解析が必要となったため，複数の計算機を新たに購入し同時解析することて解析時間の効率を高める予定である．
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