| 研究課題/領域番号 |
19J11299
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分22020:構造工学および地震工学関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
LUO HAO 東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2020年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2019年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
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| キーワード | 複素減衰 / 一般化マクスウェルモデル / 因果的フィルター / 負剛性 / Biotモデル / レオロジー / 非整数階微積分 / Scott-Blairモデル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
複素減衰は変形振幅が一定であれば速度に依存しない減衰力を発揮する減衰のモデルであるが，非因果性のために厳密に物理的に実現することはできない．しかしながら，既往研究では近年社会的な関心を呼んでいる長周期構造物の地震動対策に有用であることが分かってきている．本研究課題では，複素減衰を因果的かつ物理的に実装する方法・装置を提案し，長周期地震動の脅威に晒されている長周期構造物の地震動対策に資する技術を提案する．
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| 研究実績の概要 |
本研究課題では，超高層建物や免震建物のように長周期地震動の影響を受けやすい構造物に生じる地震時過大変形を効果的に抑制する「変位制御設計」の考え方に基づき，それに有効な「複素減衰」を実デバイスとして実装する方法を提案した．複素減衰は，因果律を満足しない理論上の理想的減衰要素であるが，既往研究で複素減衰の性能を近似する双一次型の因果的デジタルフィルターが提案されており，アクティブ／セミアクティブ制御で複素減衰に近い性能を実現している．本研究では，この研究を更に発展・展開して，因果的デジタルフィルターをパッシブデバイスとして実装する方法を提案した．具体的には，Maxwell要素に負剛性要素を並列結合することで因果的デジタルフィルターと等価なインピーダンス特性が実現できることを示した．また，解析的・実験的検討により提案デバイスが長周期構造物の地震時過大変形抑制に有効であることを示した．
パッシブデバイスとして，当初の研究計画ではその粘性部が速度に比例する抵抗力を発揮するモデルのみを対象としていたが，粘性部変形の分数次導関数に比例する抵抗力を発揮する要素にも検討の対象を拡張した．この分数次導関数モデルと線形バネの直列結合によりScott-Blair モデルを構成し，より高い精度で複素減衰を近似できることを示した．
さらに，分数次導関数モデルにおいて，その次数を変化させることで，従来知られていた複素減衰の因果的近似モデルを表現できることを発見し，これが，複素減衰の因果的近似モデルに関する統一理論の基礎となることを明らかにした．
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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