2018 Fiscal Year Annual Research Report
ハイパースペクトル電磁波計測に基づく鋼構造のライフサイクル維持管理スキームの構築
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18H01336
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
阪上 隆英 神戸大学, 工学研究科, 教授 (50192589)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田邉 裕貴 滋賀県立大学, 工学部, 教授 (00275174)
久保 司郎 摂南大学, 理工学部, 教授 (20107139)
廣林 茂樹 富山大学, 学術研究部工学系, 教授 (40272950)
塩澤 大輝 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (60379336)
和泉 遊以 滋賀県立大学, 工学部, 准教授 (60610954)
中井 善一 神戸大学, 工学研究科, 教授 (90155656)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 機械材料・材料力学 / 非破壊評価 / 赤外線計測 / テラヘルツ計測 / 熱弾性応力計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
インフラ鋼構造物の供用を停止することなく，効率的，多角的かつ高精度に構造物の劣化事象を検出・評価し，構造物の健全性を保証する非破壊評価法は，国内外を問わず，実用に供するレベルのものは未だ開発されていない．本研究課題では，鋼構造物の２大劣化事象である，「疲労」と「腐食」に対する予知保全に主眼を置き，鋼構造物のライフサイクルを通じての構造健全性トリアージを深化・発展させるために必要な，革新的計測技術ならびに構造健全性評価技術を開発するための学術基盤の構築を目的とする．このため，可視域，赤外域からテラヘルツ領域に至るハイパースペクトル電磁波イメージング計測法を開発し，これまで実現不可能であった，鋼構造物の早期予知保全に関わる疲労損傷および腐食の影響因子の高感度かつ高精度評価を可能とすることで，革新的な構造物の維持管理スキームを構築する．
平成３０年度においては，ハイパースペクトル電磁波イメージング計測法の開発と，これによるハイパースペクトル計測データに基づく疲労，腐食に関する構造健全性評価に基づく革新的構造物維持管理スキームを構築するための基礎検討を，様々な構造物，劣化損傷事象に対して行った．空間，時系列，分光ハイパースペクトルデータを同期計測できる計測法を開発するための基礎検討を行うとともに，様々な劣化事象に対して各波長帯域での電磁波計測を行い，計測データを解析することで疲労，腐食の早期検出の可能性を検討した．
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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
ハイパースペクトル計測システムについては，計測波長帯域の異なる複数のイメージセンサを用いた計測データから，各種劣化因子に関する物理量変化を抽出し，これらにデータ解析を適用することで，高度な劣化損傷評価が可能なシステムを開発している．
適用事例としては，近赤外線計測による防食コーティングの劣化評価，温度ギャップ法による３次元き裂評価，熱弾性実働応力評価を長大鋼橋に適用し，有用性を実証したほか，き裂開閉口条件を考慮した疲労き裂進展特性評価の基礎検討，テラヘルツ時間領域分光法による腐食プロファイルの定量計測などの成果が得られている．
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| Strategy for Future Research Activity |
空間，時系列，分光ハイパースペクトルデータを同期計測できる計測法開発を継続して行い，構造物の疲労・腐食を早期検出するための計測法の高度化を図る．具体的な研究項目を以下に示す．
（１）ハイパースペクトル電磁波計測システムの高度化：計測波長帯域の異なる複数のイメージセンサを用いた計測データから，疲労，腐食に関係する各種劣化因子に関する物理量変化を抽出し，これらに逆問題解析，波形位相解析，主成分解析および非調和解析などのデータ処理手法を適用することで，計測システムをさらに高度化させる．（２）温度ギャップ法による疲労き裂検出の高度化：温度ギャップ法を高精度化・高度化し，未貫通き裂形状や3 次元き裂の形状寸法の定量計測を実現させる．（３）実働応力分布計測による供用適正評価法の高精度化：ハイパースペクトル計測や高精度位置補正の導入により，熱弾性実働応力分布計測に基づく疲労き裂進展性評価を高精度化するとともに，き裂開閉口条件を考慮した疲労き裂進展特性のその場評価を高精度化する．（４）可視・近赤外分光計測による防食塗装の早期劣化検知：多層構造を有する防食塗装膜の早期劣化検知を高度化するため，アクティブ分光計測システムを構築する．（５）テラヘルツ時間領域分光法による腐食プロファイルの定量計測：テラヘルツ波伝搬に関する時間領域データのデータ解析法を高度化するとともに，波形評価に深層機械学習を導入する．
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