2015 Fiscal Year Research-status Report
竜巻飛散物・噴石に対する退避シェルター用防護部材の開発
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15K06203
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| Research Institution | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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Principal Investigator |
別府 万寿博 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工, システム工学群, 教授 (90532797)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
市野 宏嘉 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工, システム工学群, 講師 (70760982)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 中速度衝突 / 局部破壊 / 全体破壊 / 耐衝撃設計法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，竜巻飛散物や火山噴石などによる中速度衝突に対する退避用シェルター用防護部材について研究を行うものである．今年度は，中速度レベル（速度10-100m/s)における衝撃荷重の計測法や鋼板やコンクリート版部材内部のひずみ計測法の確立等を行った．
まず，版厚10cm～30cmの鉄筋コンクリート版に対する中速度衝突実験を行った．飛翔体の剛性については，基礎的なデータを得るために剛（変形しない飛翔体）とした．計測項目は，飛翔体の挙動を高速度ビデオカメラで撮影し，この画像解析から速度～時間，加速度～時間関係を求めた．さらに，加速度に飛翔体の質量を乗じることで，衝突による衝撃力～時間を求めた．また，支点反力や試験体裏面のひずみ応答を計測した．飛翔体が有していた運動量と衝撃力～時間関係から求まる力積を比較し，高速度ビデオカメラの画像から求めた衝撃力の妥当性を検証した．また，衝撃力と支点反力およびひずみ応答を比較して，中速度衝突時のコンクリート版の破壊挙動を考察した．その結果，衝突直後の応力波による損傷と支点反力が発生した後の試験体全体の応答の両者によって破壊が進展することが明らかとなった．
次に，板厚6mm～13.5mmの鋼板に対する中速度衝突実験を行った．衝突速度は原子力規制庁による竜巻影響審査ガイドに基づいて57m/sとした．飛翔体の剛性については，剛と柔（角型鋼管）とした．計測項目は鉄筋コンクリート版と同様である．実験の結果，このレベルの衝突速度に対しては，鋼板は非常に脆性的に破壊することが明らかとなった．ただし，角型鋼管のように剛性が低い場合には，飛翔体が座屈してエネルギーを吸収するため，鋼板は破壊しないことがわかった．
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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
当初の計画のとおり実験を行い，中速度衝突時の衝撃荷重やひずみ応答の計測法を確認することができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は，剛および柔飛翔体による鉄筋コンクリート版および鋼板の破壊について実験を行う．剛飛翔体による衝突実験では，実験数を増加し，過去に提案された破壊評価式との比較を行う．さらに，中速度衝突における破壊挙動の理論体系化を試みる．柔飛翔体による衝突実験では，剛飛翔体による衝突とどのような差異が生じるかについて，詳細に検討を行う．
さらに，実験に対する数値シミュレーションを行い，低速度衝突や高速度衝突と比較することにより破壊のメカニズムの相違や特徴を解明する．
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| Causes of Carryover |
当初の予定では，支点反力用ロードセルおよびワイヤレスの衝撃荷重計測用ロードセルを購入する予定であったが，試験体や飛翔体作製等に費用が必要であったため，そちらを優先して購入した．その結果，上記のいずれも購入できない金額となったため，次年度に使用することとした．なお，無線の衝撃荷重計測用ロードセルについては，今年度行った高速ビデオカメラの画像解析による衝撃荷重の精度がある程度検証できたので，次年度以降も購入しない予定である．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額については，飛翔体や試験体などの実験消耗品に使用する予定である．
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Research Products
(11 results)
