2021 Fiscal Year Annual Research Report
Inventive concepts of 3D geo-stress sensing device using equivalent resistance of conductive particles subjected to contact pressures
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20H02242
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
肥後 陽介 京都大学, 経営管理研究部, 教授 (10444449)
木戸 隆之祐 京都大学, 工学研究科, 助教 (40847365)
高橋 邦夫 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 教授 (70226827)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 主応力軸 / 土圧計測 / 粒状体 / 三軸圧縮試験機 / 電気抵抗 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，新たに開発した三主応力試験機に関する発泡スチロールブロックを用いた性能検討を行った．一軸載荷試験と三軸同時載荷試験を行い，ヤング率とポアソン比をそれぞれ求めた．本試験機は，角柱サンプルに対し三軸（X, Y, Z）載荷出来る機能を有する試験機本体，制御装置，データロガー及び制御データ記録用ノートPCで構成されている．材料の破壊までの力学現象を取り扱う従来の真三軸試験機とは異なり，材料の弾性域の変形のみを対象とする．載荷駆動用電動アクチュエータ（推力300 N）は三軸の載荷板側に三台取り付け，それぞれに変位計（ストローク25 mm）を取り付けている．荷重計（容量1 kN）は，載荷板と反力板にそれぞれ取り付けている．角柱サンプルを装置中央の100× 100 × 100 mmの領域に収める機構となっている．この装置の性能検討を行うため，体積100 × 100 × 100 mm，質量10.30 gの発泡スチロールブロックを用いた．
試験方法としては，ヤング率は，サンプルの三軸方向それぞれに対する一軸載荷実験により測定する．載荷しない他の二方向の板がサンプルに接触すると一軸載荷にならないため，板とサンプルを離して実験を行う．また，サンプルと載荷板，反力板との間に生じる摩擦を低減するために平滑剤を塗布する．載荷板の荷重計と変位計から応力-ひずみ関係を導きヤング率を計算した．各載荷方向において，0 Nから200 Nまでの載荷除荷サイクルを3回行った．載荷初期はサンプルと載荷板が完全に接触していなかったため，二直線近似を行い弾性領域に入ったとみなされる直線の傾きをヤング率とする．ポアソン比は，XYZ方向からの三軸同時載荷実験により測定する．本試験機にあらかじめ設定されている載荷パターンに従って自動制御で行うことができた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
新型コロナウィルス感染症の影響により，所属研究機関の研究活動指針などを踏まえた結果，継続的な実験を行うことが困難になった．
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| Strategy for Future Research Activity |
業者都合で資材の納品が遅れ，解析実施に不可欠な装置開発が遅延した．そのため，日程を再調整した後，個別要素法による粒状体挙動解析が実施することにした．一方，発泡スチロールブロックを用いてヤング率とポアソン比を測定し，装置の性能検討を行った結果，ポアソン比は試験機における摩擦の影響で載荷力が分散し，基準よりも大きな値が得られた．今後は，摩擦を減らすためのより適切な実験方法を検討するとともに，土を使用した実験方法を考案し，物性値が既知のゴムなどを使用した実験を行うことで，性能検討を行う．
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