2017 Fiscal Year Annual Research Report
Structrual damage estimation by detecting nonlinearity in acceleration response
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15K06286
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
伊山 潤 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (30282495)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ２階微分 / 構造損傷評価 / 構造ヘルスモニタリング / 振動台実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，振動系の絶対加速度を高次微分した物理量に着目し，その物理量を用いて損傷を定量的に検出・評価する方法を提案することを目的するものである。本研究においては応答絶対加速度の２階微分をsnapと呼ぶ。このsnap値は、振動系の剛性変化率と応答速度の積に大きく依存し、剛性変化が大きくかつ応答速度が大きいときに、瞬間的なピークを呈する。本研究で提案する手法はこの特性を用いた損傷検出手法である。
例えば、弾塑性を有する振動系が降伏すると、その瞬間に剛性が変化するため、大きなsnap値が現れる。その値の大きさは、応答速度に大きく影響を受けるが、応答速度は降伏後の塑性化の程度を支配するため、塑性化の程度が大きいほどsnap値は大きくなる。すなわち、検出すべき塑性化の程度を想定して、損傷検知のための閾値を理論的に定めることができる。ノイズが大きい場合、剛性変化が小さい場合、また応答速度が小さい場合などは、本手法の適用が困難な場合も考えられるが、定式化の過程で、snapに含まれるノイズの影響も定量化されるため、検出可能範囲を数式により定めることができ、事前に適用性を判断することが可能である。この点が本手法の最大の特徴である。
この提案した損傷評価手法の適用性を数値解析結果、および振動台実験計測記録の分析によって検討した。数値解析による検討においては、さまざまな特性を有する多数の振動系に対し、本手法を適用し、検出の可否および事前に得られた検出可能範囲が適切かどうかを検討した。また、柱脚や柱梁接合部などの部材振動台実験、１層骨組の振動台実験および多層骨組の振動台実験で記録された加速度記録に本手法を適用し、概ね適用可能であることを示した。
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