2019 Fiscal Year Research-status Report
Structural health monitoring of structures by strain measurement and force identification
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18K04019
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
河村 庄造 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00204777)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 振動工学 / 健全性評価 / 周波数応答関数 / 不規則応答 / 外力同定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究目的は二つあり，(a) 異常の発生場所の特定，(b) 不規則外力の統計的同定による健全性評価である．
(a) 平成30年度には，階層構造物を対象とし，異常が発生した階層の壁のひずみのみが，正常時から変化することを利用して，異常発生階層を特定する手法を提案し，数値シミュレーション及び実験で妥当性，適用性を検証した．その研究成果は学術論文に掲載された．
令和元（2019）年度は，前年度と同じく階層構造物を対象とし，異常の程度を定量的に同定する手法を開発した．今回は階層構造物の最上階に加振装置を設置することを想定し，各層の等価な質量と剛性を用いて多自由度系としてモデル化し，周波数応答関数を求める．そして異常が発生して各層の変位（加速度）が変化した際に，全ての階層の質量及び剛性の変化量を未知数として同定する手法を構築した．そして数値シミュレーションによって妥当性を確認した．
(b) 平成30年度は，多自由度系に作用する不規則外力の振幅と位相を同定することを目指したが，位相情報が平滑化されることがわかった．そこで令和元（2019）年度は，測定された不規則応答のデータからパワースペクトル，クロススペクトルを算出し，システムの自己相関関数，相互相関関数を利用して，不規則外力のパワースペクトル，クロススペクトルを同定する手法を構築した．そして数値シミュレーションによって妥当性を確認した．
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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
数値シミュレーション，実験等，計画通りに進んでいるため．
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| Strategy for Future Research Activity |
二つの研究目的 (a) 異常の発生場所の特定，(b) 不規則外力の統計的同定による健全性評価にたいし，以下のように研究を進める．
研究目的 (a) については，令和元（2019）年度に構築した評価手法を実験的に検証する．実験装置は，平成30年度までの研究で製作したものが利用できる．しかしこれまでの実験とは外力の作用方法が異なるので，必要な階層に慣性型加振機を取り付け，評価者が意図的に加振できるようにする必要がある．準備が整い次第，実験を実施し，結果を整理，評価する．
研究目的 (b) については，令和元（2019）年度に不規則外力の統計的な同定手法を確立したので，それを健全性評価に利用する考え方を構築する．具体的には，風などの不規則外力の特性はは平均的には大きく変わることはないと考え，不規則応答の特性が変化したとき，システムの自己及び相互相関関数を修正して，不規則応答を再現する．そして具体的な物性値（構造物の質量や剛性）の最適な変更量を同定する手法を確立する．さらに実験的に検証する．加振方法は研究目的(a)と同じであるので，実験装置を改良したら，実験を実施し，結果を整理，評価する．
研究の最終年度であるため，それぞれの研究の総括を行い，研究成果をまとめて，学術論文集に投稿する．
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| Causes of Carryover |
当初は，2019年度に，その時点の数値シミュレーションに基づく実験装置を製作する予定であった（基本的な部分は2018年度に製作済み）．しかし数値シミュレーションが当初計画よりも進み，当初計画以上の実験を行うことが可能となった．そのため，2020年度に新しい知見を得るための実験装置を完成させるため，使用額が生じた．
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