| 研究課題/領域番号 |
21H04592
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分25:社会システム工学、安全工学、防災工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 |
小原 良和 東北大学, 工学研究科, 教授 (90520875)
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| 研究分担者 |
三原 毅 東北大学, 工学研究科, 教授 (20174112)
辻 俊宏 東北大学, 工学研究科, 助教 (70374965)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-05 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
43,810千円 (直接経費: 33,700千円、間接経費: 10,110千円)
2024年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2023年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2022年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2021年度: 31,460千円 (直接経費: 24,200千円、間接経費: 7,260千円)
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| キーワード | 非破壊評価 / 超音波 / 3D映像化 / レーザ走査 / 遠隔計測 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
社会インフラの安全性保証・長寿命化において非破壊評価技術の確立は最重要課題だが、トンネル・橋梁・高速道路などの経年劣化コンクリート構造物は金属よりはるかに不均質・高減衰であり、粗面対応も求められることから、非破壊計測分野における最難関課題である。本研究では、ドライアイス衝突による高効率の超音波発生技術と粗面・広範囲計測可能な赤外レーザスキャン技術（超多素子レーザ走査アレイ）の融合により、コンクリート内部欠陥を遠隔から3Dで可視化する高分解能超音波映像法を創出する。これにより、内部欠陥の3D形状に基づく新たな効率的維持管理と実構造物の欠陥発生機構解明に新たな道筋を作る。
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| 研究実績の概要 |
大震災・豪雨など自然災害が頻発する昨今、安全・安心な社会の実現は国民最大の関心事だが、社会インフラの安全性保証・長寿命化において、高精度な非破壊評価技術の確立は最重要課題である。しかし、高度経済成長期に建造され経年劣化したトンネル・橋梁・高速道路などのコンクリート構造物は金属よりはるかに不均質・高減衰であり、検査対象領域が膨大、かつ、粗面への対応も求められることから、非破壊計測分野における最難関課題である。そこで本研究では、ドライアイス衝突による高効率の超音波発生技術と粗面・広範囲計測可能な赤外レーザスキャン技術（超多素子レーザ走査アレイ）の融合により、コンクリート内部
欠陥を遠隔から3Dで可視化する世界初の高分解能超音波映像法の創出に挑戦する。これにより、内部欠陥の3D形状に基づく新たな効率的維持管理と実構造物の欠陥発生機構解明に新たな道筋を作ることを目的とする。今年度は下記2項目を実施した。
[1] 小型固体衝突による低周波の大振幅超音波発生技術の基礎検討
遠隔からの超音波発生には、これまで高強度レーザ照射が主だったが、コンクリート内部検査に十分な強度の超音波は発生できず、かつ、人体（眼）への影響から管理区画での使用が前提だった。そこで本研究では、現場適用性に優れた「小型ドライアイスの固体衝突」による大振幅超音波発生技術の開発を目指し、まずは小型固体の衝突による発生技術の基礎検討を行った。その結果、小型固体の衝突により、高強度レーザ照射だけではなく、接触式圧電低周波探触子よりも大振幅な超音波の発生が可能であり、100kHzを超える周波数の励振も可能であることが分かった。
[2]コンクリート試験体の作製
欠陥を有するコンクリート試験体の作製に着手した。具体的には、コンクリートブロックへの機械加工によるスリット導入、発泡スチロール薄片による剥離模擬等に取り組んだ。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
小型固体衝突による低周波の大振幅超音波発生技術の基礎検討、および、コンクリート試験体の作製が順調に進んでいるため。
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| 今後の研究の推進方策 |
計画通り、遠隔3D映像化装置のプロトタイプ作製に向けて、小型固体衝突による低周波の大振幅超音波発生技術の開発を継続するとともに、映像化アルゴリズム開始の実装を開始する。また、実証用のコンクリート試験体の作製も継続する。
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