2020 Fiscal Year Research-status Report
埋設配管の面内曲げ変形振動モードを用いた老朽度センシング法の開発
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20K14685
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| Research Institution | Tokyo National College of Technology |
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Principal Investigator |
高田 宗一朗 東京工業高等専門学校, 機械工学科, 講師 (30835517)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 埋設管 / 面内曲げ変形振動モード / 関東ローム層 / 水道管老朽化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，水道管の維持管理効率化のための，水道管の面内曲げ変形振動モードを利用した埋設配管の老朽度センシング法の確立である．当振動モードの固有振動数は管厚に対して１次式で比例する性質を有し，減肉に対して最も感度の高い振動モードである．本研究では地盤弾性支持下における埋設管の面内曲げ変形振動モードの振動現象の解明を目標として、研究開発をおこなう．
当初の研究実施計画に基づき，初年度となる２０２０年度では，地盤弾性モデルの同定法の開発に取り組んだ．主たるアウトプットを，①土槽実験系の構築、②非線形システム同定法の拡張，と設定して研究開発を遂行した．
①土槽実験系の構築では，アクリル平板を用い内部状況を可視化できるようにした土槽を作成した．埋設土には当初想定したまさ土に加えて，研究者の所属する東京高専の裏山斜面より採取した関東ローム層の埋設土を入手し，二種類の埋設土を比較評価できるよう整備した．管の振動測定評価のため，マルチチャンネルのＦＦＴアナライザ，変位センサを整備した．埋設時の地盤弾性評価の試行実験として，関東ローム層の埋設土および構造非線形を生じることのない無減肉管を用い，埋設深さに対する管変形量を測定したところ，弱い非線形状の変位復元力特性を得た．現時点では統計的な有意性評価や各種の埋設因子の評価に至っていないため，次年度，まさ土との比較評価，含水の影響等より詳細な条件に関する特性評価をおこなう予定である．
②非線形システム同定法の拡張では，非線形円環理論における自由振動に加え，地盤弾性を弱非線形と仮定した場合の同定式をKBM法により導出し，研究者の保有するモデルに組み込んだ．次年度，実際の実験データへの適用を検討していく必要がある．
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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
主たるアウトプットとした①土槽実験系の構築，②非線形システム同定法の拡張検討が予定通りなされたため．土槽実験系において，埋設深さに対する管変形量測定の結果，わずかではあるが非線形弾性が見られたため．統計的な有意性の検証は次年度の課題である．
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| Strategy for Future Research Activity |
基礎資料として，埋設深さに対する管変形量の測定について，埋設土の種類や含水の条件を変更しながら，地盤弾性の非線形性について定量的な把握を継続しておこなっていく．当初の予定に基づき，大振幅励振を受ける埋設管の面内曲げ振動モードの振動実験を行う．
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| Causes of Carryover |
今年度購入した研究用機器類が予定より安価に購入できたため，次年度使用額が生じたものである．
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