2009 Fiscal Year Annual Research Report
分布センサ情報を用いた荷重の逆解析手法に関する研究
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20760557
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
村山 英晶 The University of Tokyo, 大学院・工学系研究科, 准教授 (10361502)
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| Keywords | 船舶工学 / 航空宇宙工学 / 構造工学・地震工学 / スマートセンサ情報システム / 長寿命化 / 光ファイバセンサ / 逆解析 / 構造ヘルスモニタリング |
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| Research Abstract |
本研究では,船体構造の安全性・信頼性向上および長寿命化を目的とし,広範囲の効率的なひずみ計測を可能とする分布型センサを用いて,そのひずみ情報から船体構造に負荷される分布荷重を逆解析によりリアルタイムに推定し,さらに各部位の応力を求める手法について研究している.H20年度は,センサから得られるひずみ情報の他に,力のつり合いや変位センサ情報を導入することで精度が向上することが確認された.
H21年度は,実構造物に近い構造(先進複合材料製航空機翼構造)をFEMモデルとして作成し,光ファイバセンサから分布的なひずみ情報が得られることを前提とし,様々な分布荷重に対して精度よく荷重を推定できることが確認された.さらに,ひずみ情報に現実的な誤差を与えた場合でも推定された荷重,その荷重を用いてFEMによって再構成された応力分布も精度よく推定されていることが分かった.なお,精度と光ファイバセンサの配置(情報取得位置)の関係についても検討を行い,光ファイバセンサに沿った一方向のひずみ情報のみでも十分な精度が得られた.また,光ファイバセンサで得られるひずみ情報から変位を推定し,その変位情報を荷重の逆推定に利用できることを単純支持はりの実験とシミュレーションにより確認した.さらに,風洞試験用の翼模型を用いて荷重を負荷し,温度変化がある状況でも分布型光ファイバひずみセンサによる精度の高いひずみ測定,変位推定が可能なことが確認された.
以上のことから,実構造物に対し,構造に配置された光ファイバセンサによりひずみを分布的に取得することができ,そのひずみ情報から変位を推定できること,またひずみ・変位情報から逆解析を用いて分布荷重を推定可能であることを示した.不確定性の強い実働荷重が運用中にモニタリングできれば,より効率的な保守・運用が可能となり,信頼性の向上,長寿命化に寄与できると考える.今後,風洞実験のデータを用いて荷重推定を行い,風洞試験における実際の荷重との比較を行う予定である.
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