2013 Fiscal Year Research-status Report
音声合成技術を応用したコンクリート構造物の健全性診断の高度化
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25630190
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
鈴木 基行 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60124591)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 構造工学 / コンクリート工学 / 振動工学 / 音声合成技術 / 健全性評価 |
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| Research Abstract |
本研究課題は，振動工学の分野において，理論の体系化および計測技術が先行している音響工学に着目し，その知見，手法，エッセンスを積極的に取り入れて，土木構造物の振動試験の高度化を図るものである．
これまでの研究では，加振器を用いてsine波を発生させ，周波数を一定時間内に漸増させる周波数スイープ試験を応用して，鋼やコンクリートの材料実験から道路橋の起振実験まで精緻な振動計測が可能になることを見出した．一方，構造物の点検を想定した場合には，周波数スイープ試験は測定時間を要するなど，作業性の課題が残されている．
本研究では，精度は劣るが周波数スイープ試験よりも測定時間を圧倒的に短縮できるランダム加振 (ホワイトノイズ加振試験) を新たに検討した．ホワイトノイズとは，波や風の音の成分のように周波数特性が均一な波形であり，構造物の周波数応答特性を瞬時に測定できる．コンクリート梁供試体を作製して，載荷試験によって曲げひび割れを導入し，周波数スイープ試験とホワイトノイズ試験の結果を比較した．その結果，本実験で用いた形状の供試体では，両者の測定精度に大きな差異はなく，周波数応答関数の反共振周波数の変化に着目して，ひび割れの位置同定が可能であった．
また，本実験の範囲では，加振位置が反共振周波数の測定値に及ぼす影響は小さく，加振位置によらない梁の損傷位置同定の可能性を見出すことができた．このことから，ホワイトノイズを発する移動型加振源を構造物上に走行させることによって，損傷の発生・位置のモニタリングできる可能性が示唆された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
これまでの周波数スイープ試験を原理から根本的に見直し，ホワイトノイズ加振試験を新たに検討した．本実験の限りでは，スレンダーな形状のコンクリート供試体に対して，健全性を評価するために十分な精度で周波数応答特性が計測できることが確認できた．この成果は，試験方法の根本から再検討したものであり，以降の研究の発展につながる重要な知見・成果を得ることができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
振動試験の精度は部材形状に大きく依存する．今後は，様々な部材形状に対して，ホワイトノイズ加振試験の精度検証を行い，本提案技術の適用範囲を明確にする．さらにホワイトノイズを発する移動型加振源を走行させた構造物の損傷モニタリング技術の開発に着手する．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成25年度は運搬が容易な小型試験体を用いて基礎検討を行った．1年目の基礎研究は同程度の寸法の小型試験体で行うことが合理的であることが判明したため，当初予定していた大型供試体の作製を次年度に実施することにした．
今年度の成果を踏まえて，次年度は大型試験体を含めた継続検討を行う．当初計画よりも多くの大型試験体の検討を実施することによって，広範な寸法，形状に対して信頼度のある実験データが収集できる．
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