| 研究課題/領域番号 |
20H02242
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(B)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分22030:地盤工学関連
|
|---|
| 研究機関 | 京都大学 |
|---|
研究代表者 |
|
|---|
| 研究分担者 |
肥後 陽介 京都大学, 経営管理研究部, 教授 (10444449)
木戸 隆之祐 京都大学, 工学研究科, 助教 (40847365)
高橋 邦夫 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 教授 (70226827)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
|
| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2022年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
2020年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
|
|---|
| キーワード | 応力測定 / 電気抵抗 / 電気比抵抗トモグラフィー / 電気抵抗率トモグラフィー / 接触力学 / 多次元応力測定装置 / 三主応力試験機 / 個別要素法 / 電気抵抗率トモグラフィ / 載荷試験 / 土圧計測 / 接触抵抗 / 導電性 / 粒状体 / 主応力軸 / 三軸圧縮試験機 / マイクロX線CT / 3方向主応力 / キャリブレータ / 弾性変形 / 真三軸圧縮試験機 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
本研究で使用する感圧導電性粒子は，導電性粒子同士の接触面積の増加に従い，電気抵抗が減少するというヘルツの接触力学の基本概念が確認されている．さらに，ゲージ率を決定するための等価抵抗を理論的に求めることが可能である．これまでに，測的装置の中に詰め込む粒子の形状である球形の粒状体を均一に詰めるために，面心立方格子(FCC)構造を用いて主に検討されてきた．今回の方針としては，測定誤差による検討を行うためにも，形状の違いを考慮した上で検討する．3次元応力場を測定することが可能となれば，地盤工学分野における様々なリスク低減につながることが期待されている．
|
| 研究成果の概要 |
本研究では，導電性材料としてステンレス球と導電性ゴムの両方を用い，新たな多方向応力測定センサーを開発した．要素実験とDEM（個別要素法）による数値解析を行い, 接触圧力を受ける導電性粒子の等価抵抗値から適切な形状や材料を特定した. その結果，電気比抵抗トモグラフィー（ERT）の基本概念を使用し，3Dプリンターを活用した創意工夫を重視したジオストレス感知器を開発した．応力の方向と大きさを同時に測定できるように，三主応力試験機の性能検証装置を製作し，載荷・除荷実験に利用した．最後に，ERTを用いた円柱型導電性ゴムから求めた応力テンソル成分を一軸圧縮試験，割裂引張試験および遠心模型試験で検証した．
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
電気比抵抗トモグラフィー(ERT)の原理を用い，表面電極を検知部とすることで使用した対象物の内部導電率分布が推測できる導電性ゴムセンサーを開発し，応力状態を可視化することに成功した．円柱体ゴムを使用することで，ゴムの形状やサイズを自由に調整でき，様々な状態に応用が可能となった．センサーの初期状態と応力変化の導電率の差の総和が応力変化の応答となる不変量であることを確認した．円の直径方向の平面において，センサーを複数のエリアに分割し，各エリアの導電率総和から応力方向の決定法を考案し，応力状態の推定を可能にした．これらの理論や方法を使用することで，多次元応力を簡単に測定できるようになると考えられる．
|
