2018 Fiscal Year Research-status Report
高密度画像計測データの構造解析モデルへの直接的変換ー鋼構造への粒子法の適用
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18K04317
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| Research Institution | Kitami Institute of Technology |
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Principal Investigator |
宮森 保紀 北見工業大学, 工学部, 准教授 (00363383)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 点群モデル / FEMモデル変換 / 線形静的解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究で先行して行った研究で、画像から構造物の形状モデルを構築する際には、画像の重なり（オーバーラップ）とともに、鉛直方向以外の複数角度で撮影した画像を組み合わせれば、精度が向上する可能性が示された。平成30年度はこの知見を踏まえて撮影実験を行い、鉄筋や鋼桁の桁端部を対象とした実験で、1～2mmの寸法精度で画像撮影が可能となった。
上記の手法で撮影された点群データから構造解析モデルを構築する方法を検討した。当初、粒子法による構造解析モデルの構築を検討したが、橋梁のような比較的複雑な形状の弾性体を解析することは困難であった。また、画像解析から得られる点群データは表面や端部に点が集中するため、部材内部にも一定の密度で粒子を分布させることが必要であったが、これについてはFEMモデルでも同様の工夫が必要となるため、本年度は構造解析手法をFEMとして、点群データからソリッドモデルを構築する方法について検討を行った。
対象構造物として矩形状の鋼板とし、実験室内で撮影を行い点群モデルを構築した。この点群データからFEMモデルへ自動で変換する手法を開発した。まず、作成した点群モデルの大量の座標データを3次元格子中で平均化することによって点の総量を減らし節点へ変換した。作成した節点データに対して3次元デローニー分割によって4面体要素を作成した。このような手法で点群データから作成したFEMモデルに対して線形静的解析を行い、通常の方法で作成したFEMモデルによる解析結果と比較し妥当性を検討した。点群FEMモデルの線形静的解析の結果はおおむね妥当であったが、点群モデルの寸法精度や節点への変換手法について精度向上のための改善が必要である。
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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
まず、点群モデルの精度については当初計画でおおむね想定した程度の精度でモデルの構築が可能となった。
また、構造解析モデルの構築については、当初計画した粒子法からFEMに変更したが、課題点として当初から想定された構造内部のモデル化について、簡便かつ有効な方法が開発できたため、上記の区分とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
対象構造物を実験室内でより大型で複雑な対象に変更しつつ、撮影方法や機材を工夫し、同程度の精度が得られるように撮影実験を行う。画像枚数が大幅に増加するため、データ処理に相当の時間がかかることが想定されるが、撮影、入力段階で不適切な画像を取り除くような工夫を行い効率を確保する。
前年度開発した手法で構造解析モデルを構築し、非線形解析により構造物の終局性能を評価する。構造解析モデルの構築に際しては、ウェブとフランジを有するやや複雑な構造物の外形と内部を適切に区分する必要があるため、内部点作成のアルゴリズムを改良する。また、非線形解析では塑性化後の解析を安定的に行う必要があるが、解析モデル構築後の解析エンジンとして実績のあるFEMソフトウェアを用いることで非線形解析は現行の技術と同程度の水準を確保する。
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| Causes of Carryover |
当該年度の交付額に基づき計画的に使用したが、想定したデータ処理に要する時間数よりもやや短い期間で作業が完了したため、若干の次年度使用額が生じた。次年度において実験用部品の購入などにより使用する計画である。
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Research Products
(3 results)
