| 研究課題/領域番号 |
21K04231
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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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 | 群馬大学 |
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研究代表者 |
斎藤 隆泰 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (00535114)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 超音波非破壊評価 / 時間反転法 / 深層学習 / 機械学習 / レーザー超音波可視化試験 / 数値シミュレーション / GAN / デジタルツイン / 人工知能 / 超音波シミュレーション / 弾性波動解析 / 非破壊評価 / レーザー超音波 / 逆解析 / レーザー超音波可視化試験(LUVT) / 逆問題 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
社会インフラ構造物の維持管理手法として用いられているUTでは，検査の効率化や熟練技術者不足への対応等が求められている．本研究ではこれらを改善するためにA)デジタルツインのための弾性波動伝搬シミュレーターの開発 B)弾性波動伝搬シミュレーターによるビッグデータ生成 C)レーザー超音波可視化試験(LUVT)とAIの融合 D)AIを活かした逆解析手法の開発の主要テーマを掲げ，最終的にUTのデジタルツイン化のプロトタイプを構築・提案する．本研究によって，NDE4.0が提唱するデジタル化，検査の効率化が促進され，様々な分野における構造・材料に対するUTをはじめとした非破壊評価への波及効果も期待される．
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| 研究成果の概要 |
本研究は，構造物の維持管理手法の一つであるレーザー超音波非破壊評価法に，デジタルツインの概念を導入することで，その高度化を図った研究である．デジタルツインで作成した仮想空間上での超音波シミュレーションや，実際の計測波形で得られた受信超音波を時間反転させて仮想空間上で再入射する時間反転法，AIを作成する基礎となる深層学習や画像生成技術の一種であるStyle変換を援用した逆解析手法等を開発し，構造・材料内部の欠陥位置や大きさ，形状等を推定する方法を開発した．実際のレーザー超音波非破壊評価法で得られた受信超音波波形等のデータを用いて，開発した手法を実行し，提案手法の有効性や妥当性等を示した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
近年，構造物内部の欠陥の有無等を検査する手法である非破壊検査に注目が集まっている．特に，土木構造物は，検査範囲が広範囲であり，橋梁裏側やトンネル上部等，検査しずらい箇所が検査対象となる場合も多い．そのため，検査を制御し非接触で実施できれば，検査効率を大幅に向上できる．また，検査の際には，検査対象内部の欠陥の有無，大きさ，位置等を検査員が推定することとなるが，その推定精度は，検査員の熟練度に依存するため，定量的に評価できる方法も検討できれば有意義であろう．そこで本研究では，非接触で広範囲な検査に対応可能なレーザー超音波可視化試験にデジタルツインやAIを導入し，検査を容易に実行する方法を開発した．
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