応力を可視化する構造教育用実験ツールおよびCAIシステムの開発

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26350301
• Research Institution: Gifu City Women's College
• Principal Investigator: 服部 宏己 岐阜市立女子短期大学, その他部局等, 教授 (50510476)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 構造教育 / 可視化 / 応力発光材料 / 3Dプリンタ

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、応力発光材料を用いて、建築構造に関して専門性の高い効果的な教育支援ツールを開発することを目的としている。
平成27年度は、応力発光材料を塗布したモルタル試験体を用い、その発光状況について検討した。まず、無筋モルタル試験体の圧縮試験により、圧縮応力度による応力発光状況を確認した。次に、模擬鉄筋(M3の長ネジボルト)を配筋したモルタル試験体の曲げ試験により、曲げ応力度が応力発光状況に及ぼす影響について検討した。その結果、応力発光材料を塗布したモルタル試験体においても、その応力分布は可視化できることを示唆した。　平成28年度の研究計画は、有開口壁のせん断機構など、構造教育を対象とするのみでなく、更に発展させて実験的研究で扱われるあらゆる架構形状の応力分布を発光画像によって数値化できる研究用ツールを開発することとしている。そこで、様々な形状を作ることができる3Dプリンタを用いて試験体を作製し、応力発光材料の適用性を検証することとした。新たに3Dプリンタを用いて作製した試験体の表面に応力発光材料を塗布し、その発光状況を明らかにする。3Dプリンタを用いる最大の特徴は、任意の形状の試験体を作製できることである。すなわち、様々な形状の試験体に応力発光材料を塗布し、載荷試験を行うことによってその応力分布とFEM解析によって得られた値を比較することで、その適用性を検証する。まずはこれまでに行ってきた一連の実験との比較検証を行うため、エポキシ樹脂を用いた試験体と同サイズの試験体の作製に取り組んだ。平成28年度は、3Dプリンタの操作方法を習得することから始め、3Dプリンタによる試験体の作製を終了した。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

研究代表者が、平成27年度から学科長を務めることとなり、入試や地域連携活動他、研究以外の様々な学科業務・大学運営に関わることとなった。平成28年度は特に、所属する短期大学の認証評価の審査を受けたため、その準備・対応等に多くの時間が必要となった。これらのことから、研究に費やす時間が減少し遅れを生じることとなり、結果として平成28年度末に期間延長承認申請書を提出し承認され、平成29年度に研究を継続することとなった。

Strategy for Future Research Activity

平成28年度は、3Dプリンタによる試験体の製作まで終了したため、平成29年度は万能試験機を用いた静的載荷実験（圧縮および引張）を行い、任意形状の試験体の応力分布にも応力発光材料の適用が可能であるかを検証する。また、振動台を用いた動的載荷実験を行い、応力発光材料の発光状況が、どの程度の速さの振動に追従できるかを検証する。

Causes of Carryover

平成28年度は静的引張載荷実験を行うための載荷治具および動的載荷実験を行うための振動台を購入する予定であったが、研究以外の業務（学科長を務めることによる学科業務・大学運営）に時間を割かれ、研究に費やす時間が減少し遅れを生じることとなった。平成28年度末に期間延長承認申請書を提出し承認され、平成29年度に研究を継続する。

Expenditure Plan for Carryover Budget

平成29年度は、当初の予定であった、静的引張載荷実験を行うための載荷治具および動的載荷実験を行うための振動台を購入する予定である。