| 研究課題/領域番号 |
21K04242
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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 | 神戸学院大学 |
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研究代表者 |
佐藤 忠信 神戸学院大学, 現代社会学部, 研究員 (00027294)
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| 研究分担者 |
木本 和志 岡山大学, 環境生命科学学域, 准教授 (30323827)
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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 |
交付 (2022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: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 非ガウス現象 / アンラップ操作を行わない地震動位相の計算法 / 位相平均勾配の確率特性 / フーリエ変換実数部のモデル化 / 因果性に基づく虚数部の再現 / ヒルベルト変換 / 観測記録からの確率特性の抽出 / 多数の加速度時刻歴の模擬 / 実数部の確率特性と不確実性 / 自己回帰過程 / 因果性 / 虚数部の再現 / フーリエ逆変換 / 加速度時刻歴の模擬 / 非ガウス事象 / 確率過程 / 地震動位相 / 劣化過程 / 非正規確率微分方程式 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
土木工学における非正規確率現象を抽出・解析するための方法論を開発する。研究主題は四課題からなる。第一課題では、地震動位相を確率過程として模擬する方法論を確立し、地震動時刻歴のジャークの共分散行列が長期記憶過程であることを明かにする。さらに、地震動時刻歴を、相関性を有する非ガウス確率過程として、模擬する方法論を構築する。第二課題は、構造物の劣化過程を追跡できる確率過程の構成法の研究で、レヴィフライトノイズ過程を駆動項とする確率微分方程式の構成法を展開する。第三課題では、得られた成果を用い、土木構造物の新しいアセット評価法を開発する。第四課題は岩石媒質中を伝播する弾性波の計測実験である。
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| 研究実績の概要 |
本研究の主目的は、土木工学における非正規確率現象を発見し、それを抽出・解析するための方法論を開発し、近代確率過程論の枠組みを超越する新しい確率過 程を構築することである。本年度の第一課題は、観測加速度時刻歴のフーリエ変換の実数部が振動数に関する定常過程であることを利用して、一観測記録から多数の加速度時刻歴を模擬する方法論を確立することである。そのために，実数部の角振動数に関する変動特性を抽出し、それを実数部の「変動過程」とする。変動過程で実数部を除したものを「標準化実数部過程」と名付け、これが定常な確率過程となることを確認する。一観測記録から得られる実数部の確率特性が分散値の異なる2つの正規分布の和として表現されることを明らかにする。その上で、実数部の模擬法を確立する。さらに、加速度時刻歴が因果性を有するものとし て、フーリエ変換の虚数部が実数部のヒルベルト変換により再構築できる方法論を確立する。 本年度の第二課題として地震動位相の非ガウス性を明確にする。まず、フーリエ変換により求まる偏角位相を線形位相遅れ部とそこからの変動部に分解し、変動部の角振動数に関する平均勾配(郡遅延時間の近似値)の確率特性が非ガウス性を示すことを明確にし、偏角位相の模擬法を非ガウス確率過程として模擬する方法論を確立する。応答スペクトル準拠の加速度時刻歴の形状はフーリエ位相スペクトルに大きく依存するの で、観測加速度時刻歴から位相平均勾配の確率特性を抽出し、それを用いて模擬されるフーリエ位相スペクトルを用い、応答スペクトル準拠の加速度時刻歴を多数模擬する方法論を確立する。多数の設計用応答スペクトル準拠の加速度時刻歴を模擬し、それらを用いて、フーリエ位相スペクトルの不確定性が構造物の非線形応 答特性に及ぼす影響を評価する。
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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
研究計画は三課題に分けられていた。第一では、非正規確率現象の候補として、地震動位相過程を取り上げ、それが角振動数を媒介変数とする連続過程であるが、角振動数の一階微分である位相平均勾配の確率特性が、分散の定義できないレヴィフライト分布で記述されることを明らかにする。位相過程を確率過程とし て模擬するため、レヴィフライト増分過程の模擬法を確立し、それを用いて、非整数レヴィ過程と命名する新しい確率過程を定義し、その模擬法を確立する。第 二では、土木工学における非ガウス現象の発見に努める。第三で は、発見された非ガウス現象の模擬法に関して考究する。本年度は第一・二課題を攻究することを目的とした。その目的はほぼ達成されたものと考える。得られた成果はイタリアミラノで開催される国際会議(IALCCE2023)と中央大学後楽園キャンパスで開催される第26回応用力学シンポジュウムで発表することになってい る。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は土木工学における非ガウス現象の発見に努める
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