2012 Fiscal Year Annual Research Report
アクティブＮＤＥを取り入れた機能的コンクリート材料・構造物の開発に関する研究
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24246078
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
廣瀬 壮一 東京工業大学, 情報理工学(系)研究科, 教授 (00156712)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
斎藤 隆泰 群馬大学, 工学研究科, 講師 (00535114)
中畑 和之 愛媛大学, 理工学研究科, 准教授 (20380256)
車谷 麻緒 茨城大学, 工学部, 講師 (20552392)
岡崎 慎一郎 愛媛大学, 理工学研究科, 助教 (30510507)
渡辺 健 公益財団法人鉄道総合技術研究所, 構造物技術研究部, 副主任研究員 (40450746)
小倉 大季 清水建設株式会社技術研究所, 社会基盤技術センター, 研究員 (50624037)
二羽 淳一郎 東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (60164638)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 低周波アレイ超音波 / 非線形超音波 / イメージング / 数値シミュレーション / アコースティックエミッション / ひび割れ進展解析 / 短繊維補強コンクリート / メゾスケール解析 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、数値シミュレーションを援用してコンクリート用先進的非破壊評価法を開発するとともに、これまでにない新しい発想のもとで、非破壊評価(NDE)をより積極的に取り入れることによって、維持管理に適した機能を有するコンクリート材料や構造物を創ろうとするものである。平成24 年度は以下のテーマについて基礎的課題を解決した。
1. コンクリートに適したアレイ超音波と非線形超音波の開発：アレイ超音波法に関しては、EFIT、FEM、BEM を用いた数値シミュレーションによって、コンクリート材料に対する低周波アレイ超音波のスキャン操作性や伝搬特性を明らかにした。その結果を用いてアレイ送受信探触子を試作し、試験体を用いた実験によってアレイ超音波法による欠陥の画像化を行った。また、非線形超音波法については、コンクリートの損傷部の適切な数値モデルを用いたシミュレーションによって、高調波や分調波の非線形超音波の発生条件を明らかにし、非線形超音波による損傷評価の実験を行った。
2. NDE に適したコンクリート材料の開発：コンクリートに混入する骨材や繊維の種類、形状、分布、向きなどをパラメータとした数値シミュレーションによって、超音波の伝搬過程を明らかにした。また、モルタル-骨材界面でのひび割れとAE、 クリープによる微視的破壊とAE、Goto Crackと超音波伝搬などの関係を実験により明らかにし、今後のコンクリート材料の開発のための基礎データを収集した。
3. ひび割れ制御機能を有するコンクリート構造物の設計：コンクリートのひずみ軟化挙動を規定する損傷モデルによるFEM を用いて、ひび割れ進展解析を行った。また、短繊維を離散化したメゾスケール解析により、繊維による補強効果を明らかにし、鉄筋から構造物表面へ抜けるひび割れ進展の抑制が可能であることを確認した。
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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
平成24年度に予定されていた3つのテーマのそれぞれに対して、数値シミュレーションと実験を実施し、予定していた基礎的課題を解決することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成25年度は当初の計画通り、以下の3つのテーマについて研究を進める。
1. コンクリートに適したNDEの開発では、アレイ超音波法による欠陥の画像化の高速化を図り、リアルタイムイメージングシステムの構築に取り組む。
2. NDE に適したコンクリート材料の開発では、様々な配合によるコンクリート材料を試作し、超音波実験による数値シミュレーション結果の検証を実施する。
3.ひび割れ制御機能を有するコンクリート構造物の設計では、数値シミュレーションによるひび割れ進展結果を実験によって検証する。
また、平成26年度以降も数値シミュレーションと実験をより強く結びつけて、NDEを積極的に導入したコンクリート材料開発や構造設計に取り組む予定である。
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Research Products
(19 results)
