| 研究課題/領域番号 |
20K21028
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分23:建築学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
山田 正太郎 東北大学, 工学研究科, 准教授 (70346815)
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| 研究分担者 |
京谷 孝史 東北大学, 工学研究科, 教授 (00186347)
松原 成志朗 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (40823638)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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| キーワード | ゴム / Mullins効果 / 損傷 / 損傷回復 / 異方性損傷 / 熱連成 / 動的解析 / 免震 / 免振 / 熱 / 自己治癒 / 異方性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
地震履歴により免震ゴムは損傷を受け，揺れの減衰能力が低下する．一方，ゴム材料は潜在的に自己治癒能力を有しており，その能力は熱を与えることで引き出すことができる．当研究はビルの廃熱などを利用してゴムの自己治癒能力を積極的に引き出す仕組みを新たに構築することを目的とする．また，その一環として，自己治癒能力を利用したゴムの損傷回復が構造物の免震機構に与える効果を定量的に評価するために，損傷回復効果を再現可能な数理モデルを構築し，実験を通してその妥当性を評価する．
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| 研究成果の概要 |
ゴムは載荷履歴を受けるとMullins効果と称される内部損傷に起因する履歴挙動を呈する．ゴムは自己治癒能力を有し，受けた損傷は時間とともに緩やかに回復し得る．このゴムの損傷回復現象は外部から熱を注入することによって回復を早めることができる．本研究では，このような一連の現象を記述可能な数理モデルを構築した．また，構造物の免振ゴム支承が地震の際に損傷を受けた後，その損傷を回復させることで免震機能が回復されることを数値解析によって例証した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
構造物の免震ゴム支承は地震履歴を受けることで内部損傷を生じる．ゴムは潜在的な自己治癒能力を有し，受けた損傷は時間とともに緩やかに回復し得るが，外部から熱を注入することによって損傷回復を早めることが可能である．大きな構造物になるほど，免振ゴム支承の取り換え費用は高額になるため，外部から熱を注入することで損傷回復を早めることができるのであれば，大変有意義である．本研究では損傷回復をシミュレーション可能な数値モデルを構築し，このような方法が効果を発揮し得ることを示した．
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