2022 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 | 応力測定 / 電気抵抗率トモグラフィ / 載荷試験 / 接触力学 / 個別要素法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度の本研究では，導電性材料として導電性ゴムを用いて，新たな多方向応力測定センサーを開発した．導電性材料の選定と基本的な動作を確認するための基礎実験を行った．そして，応力方向推定を目的とした円柱体導電性ゴムセンサーをシリコン樹脂の中に入れた状態での載荷除荷実験，土槽内にセンサーを埋設した遠心模型実験を実施した．遠心模型実験の結果を用いて，載荷方向や応力成分を求める方法について考察し，以下に得られた知見をまとめた．
１) 内部可視化技術である電気抵抗トモグラフィー(ERT)の原理を用い，表面電極から対象物の内部導電率分布が推測できる導電性ゴムセンサーを開発し，応力状態を可視化することに成功した．円形ゴムシートや円柱体ゴムを使用することで，ゴムの形状やサイズを自由に調整し，様々な状態に応用が可能となった．
２) センサーの初期状態と応力変化の導電率の差の総和が，応力変化の応答となる不変量であることを確認した．この結果は，センサーのカリブレーションにおける有効性を示すことができた．また，円の直径方向の平面において，センサーをいくつかのエリアに分割し，そのエリアごとの導電率総和から応力方向を推定する方法を考案し，2次元の応力状態の推定を可能にした．
４) 推定された応力状態から，鉛直方向と水平方向の応力比を取ることによって，従来では複数の土圧計が必要であった土圧係数の測定を1つのデバイス・1回の測定で行うことを可能にした．そして，アルゴリズム内のパラメータを変更することで精度を向上させることができる．パラメータは，ゴムの形状など計測システム全般と関係するため，システムによって最適なパラメータは異なるため，システムごとに最適なパラメータを探す必要がある．
これらの理論や方法を使用することで，簡単に多次元応力を測定できるようになると考えられる．
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(4 results)
