2013 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
| Project/Area Number |
24246078
|
|---|
| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
廣瀬 壮一 東京工業大学, 情報理工学(系)研究科, 教授 (00156712)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
斎藤 隆泰 群馬大学, 理工学研究院, 准教授 (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 独立行政法人港湾空港技術研究所, 構造研究領域, 研究官 (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)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
|
| Keywords | 超音波イメージング / 非線形超音波 / アコースティックエミッション / 数値シミュレーション / 繊維補強コンクリオート / ひび割れ進展解析 |
|---|
| Research Abstract |
a. コンクリートに適したNDE の開発 : 全波形サンプリング処理(FSAP)方式をコンクリート映像化に適用した．高速処理可能なマルチプレクサ(送受信切り替え器)を導入し，またFSAP方式自体をGPU計算で加速することで，リアルタイム映像化装置のプロトタイプを開発した．また，破壊試験と非線形超音波及びアコースティックエミッションを組み合わせた実験によりコンクリートの損傷評価を行った．
b. NDE に適したコンクリート材料の開発 :コンクリート中の波動減衰の主要因である骨材や微小空隙の分布による多重散乱に起因した散乱減衰を明らかにするために，実際の内部構造に近い数値モデルを作成し，有限積分法に基づく数値解法によって，コンクリート中の波動伝搬シミュレーションを実施した．コンクリート中の縦波の音速，周波数，減衰の3つに着目し，実験波形と数値解析結果を比較し，両者に良好な一致を得た．今後，機能性コンクリートの開発に解析結果を応用する．
c. ひび割れ制御機能を有するコンクリート構造物の設計 : 短繊維を離散化したメゾスケール解析手法のモデル化を改良し，繊維補強材料におけるひび割れ進展評価の精度を向上させた．また，繊維の配向をパラメータとした解析により，配向がひび割れ制御に及ぼす影響について検証した．一方，内部拘束条件を変化させたモルタル試験体に対して，画像相関法を用いて試験体に発生するひずみ状態を把握するとともに内部応力を評価することによって，コンクリート材料のひび割れ発生条件を検討した．また，コンクリートの破壊力学特性を考慮した損傷モデルによるひび割れ進展解析によって異形鉄筋周辺に生じるひび割れ挙動を再現することができた．さらに，き裂による非線形超音波発生シミュレーション，き裂による超音波散乱などの数値解析に関する研究を実施した．
|
| 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25年度に予定していた3つのテーマのそれぞれについて，ほぼ計画通りに研究を進めることができた．ただし，b. NDE に適したコンクリート材料の開発については，数値シミュレーションを実施するにとどまった．実験による検証については平成26年度に実施する．
|
| Strategy for Future Research Activity |
a. コンクリートに適したNDE の開発 ― AEとリアルタイムイメージング ：ひび割れ進展を予測し修復するために， NDE によるひび割れのイメージングをリアルタイムで行う必要がある．本年度はAE計測と連動させ，AEをトリガとするリアルタイムイメージングシステムを開発する．
b. NDE に適したコンクリート材料の開発 ― 材料開発と人工欠陥による評価 ：普通コンクリート及び繊維補強コンクリートから成る試験体を製作し，超音波試験及び強度試験を実施する．その際，横穴やスリットなど，人工的な欠陥を導入した試験体を作成し，項目a.において開発したアレイ超音波法や非線形超音波法を用いて欠陥の検出能を評価する．
c. ひび割れ制御機能を有するコンクリート構造物の設計― 繊維補強ひび割れ進展実験とリアルタイムイメージング ：繊維補強材料をひび割れ発生領域に用いた供試体を製作し， AE をトリガとするリアルタイムイメージングシステムを用いてひび割れ進展をモニタリングする．もし，予測した結果が実験によってうまく再現されない場合には，モデル化の改良を行うなど数値シミュレーションに立ち返ってひび割れ制御の精度を向上させる．
d. NDE によるモニタリングを伴うコンクリート構造物の補修 － 予備実験とモニタリング ：樹脂注入によるひび割れ補修を対象とし，注入補修時におけるひび割れのNDE モニタリングを行う．ひび割れ注入とひび割れ進展は表裏の関係にあるので，前項c．と同様のリアルタイムイメージングを用いる．平成26 年度は，簡易試験体を用いてモニタリングの予備実験を行う．
|
Research Products
(25 results)
