2015 Fiscal Year Research-status Report
非接触変位場時刻歴応答計測に基づく既設構造物の表面き裂・内部損傷同定法の開発
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15K06197
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
野村 泰稔 立命館大学, 理工学部, 任期制講師 (20372667)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
日下 貴之 立命館大学, 理工学部, 教授 (10309099)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | デジタル画像相関法 / 維持管理 / 粒子群最適化 / き裂同定 / 損傷同定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成27年度は，不可視な状態にある構造物のき裂同定（テーマA）と構造内部の損傷同定（テーマB）に関する研究を行った．
テーマAに関しては，デジタル画像相関法から得られる被写体表面の力学情報に着目し，表面の変位場から，CFRPで覆われた鋼板の構造状態を評価できるか検討した．あらかじめ切断された鋼板にCFRPを接着した供試体に対して，実証試験を行い，開発システムの有効性を検証した．実証試験を通じて，貫通き裂と見なした切断箇所の検出に成功し，本システムの有効性が確認できた．特に，要素内の見かけ上のひずみと主方向を算出し，これらをき裂開口量に換算して評価パラメータとすることで不可視である対象の切断箇所を検出することができた．この際，要素内のき裂経路を特定することなく，き裂進展方向を近似することで，き裂の存在を評価可能であることがわかった．また，き裂周辺の変位場の不連続性を評価することで，き裂を検出する可能性があることがわかった．
テーマBに関しては，デジタル画像相関法を通じて空間的に高密度に推定される局所的な振動モード形状から，データ同化やシステム同定手法を用いて逆解析的に，損傷領域の剛性低下の程度（損傷程度）を同定できるか数値実験を通じて調査した．粒子群最適化手法の一つであるPSOを利用して，粒子が保持する質量および剛性に関するパラメータから固有値解析によりモード形状を推定し，デジタル画像相関法から得られる局所的なモード形状（実測値）と比較することで，任意に与えた損傷領域の剛性低下の割合を同定することに成功した．
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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
不可視な状態にある表面き裂等の損傷に対する評価アルゴリズムと構造内部の損傷程度を推定するアルゴリズムを開発し，それらの有用性を数値実験および模型実験において確認できたことから，現状ではおおむね順調に進展していると判断する．
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| Strategy for Future Research Activity |
表面き裂および構造内部損傷の同定アルゴリズムの有用性・技術的課題を，より実物大規模の供試体に適用することで明らかにする予定である．そして，最終年度の実橋梁への適用に向けて，複数のカメラによるステレオ計測を行うとともに，ミラーを利用してデジタル画像相関法による力学状態の計測結果を3次元空間上へ展開する予定である．また，床版下面を橋軸方向に動画撮影し，内部の空隙の状況を評価できるかどうか等，本提案手法の適用範囲を拡張することを考える．
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| Causes of Carryover |
振動状態にある診断対象の挙動をデジタル画像相関法により評価することが本研究課題の前提である．27年度は，表面き裂および構造内部損傷の同定アルゴリズムの開発に注力し，それらの有用性は基礎的な実験を通じて評価したことから，実証実験に必要な装置・機器は現有のもので賄えることができ，新規に装置を更新する必要がなくなったことが理由である．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度は，現地計測のための機器として，モバイル型PC，ステレオ動画像計測用のカメラおよび望遠レンズを購入する必要がある．また，現地計測および成果発表のための旅費，論文校閲などに充てる予定である．
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Research Products
(3 results)
