2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of the tool for building structures education which can visualize distribution of stress and CAI system
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26350301
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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)
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Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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Keywords | 建築構造設計 / 教育 / 模擬実験ツール / 応力発光材料 / 可視化 |
Outline of Annual Research Achievements |
本研究は,建築構造教育に関する新たな教育支援ツールを開発することを目的としている。建物の耐震性を理解する上で、建物架構に生じる応力分布の理解が最も重要となるが、理論的に煩雑なため多くの学生が応力計算に対して苦手意識を持っている。この事実を克服するためには、視覚的・体験的な学習が極めて効果的であるが、応力状態を可視化することはこれまで不可能であった。本研究では、近年開発された応力発光材料を用いて応力分布の可視化を実現するツールを開発することを目的としている。本材料は応力が生じることによって発光する紛体であり、透明な樹脂との混練により応力分布を視覚的に理解することが可能となる。構造教育用ツールに限らず研究レベルで扱うことのできる任意形状の試験体に生じる応力を可視化できるかについても検討した。 まずこれまで行ってきた既往の曲げ・せん断実験結果について、詳細な検討を行い応力と発光量(黒色が0、白色が255となる階調値で表す)の関係を明らかにした。次いで、鉄筋コンクリート構造の主筋の役割を視覚的に理解できるツールを制作するため、応力発光材料とエポキシ樹脂を混練して模擬鉄筋を作成し、可視化実験を行った。更に、実材料としてモルタルを基材とした試験体について、その発光状況を検討した。最後に、研究レベルで扱うことのできるツールの開発を目的として、自由な形状の試験体を作成できる3Dプリンタを使用して作成した試験体の可視化実験を行った。 本研究で得られた知見を以下にまとめる。1)約20~30N/mm2の範囲では、ミーゼス応力と階調値の相関性が高い。2)梁せいの小さい試験体においては、梁主筋に働く軸力を視覚的に理解するツールとして有効である。3)モルタル試験体においても,応力発光材料を塗布することによってその応力分布は可視化できる。4)3Dプリンタによって作成した試験体においても発光の分布が見られた。
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Research Products
(1 results)