| 研究課題/領域番号 |
21K04347
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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23010:建築構造および材料関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人防災科学技術研究所 |
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研究代表者 |
山下 拓三 国立研究開発法人防災科学技術研究所, 地震減災実験研究部門, 主任研究員 (40597605)
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| 研究分担者 |
松井 智哉 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20402662)
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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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 有限要素法 / 材料構成則 / データ同化 / アンサンブルカルマンフィルター / 画像計測 / 機械学習 / コンクリート / アンサンブルカルマンフィルター(EnKF) / コンクリート材料構成則 / 引張クラック / 詳細有限要素法 / 地震応答解析 / PINN |
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| 研究開始時の研究の概要 |
詳細有限要素解析（詳細FEM）は構造物の残余耐震性能評価に適した数値解析技術である．しかし，材料構成則は多軸応力状態への適用は限定的で，地震による構造物の弾塑性損傷挙動の予測計算のボトルネックである．
本研究では，高精度なコンクリート材料の構成則開発のために，材料試験の多点変位データを用いた逐次データ同化による応力・ひずみの推定手法の構築を目的として，逐次データ同化手法のプログラム開発と双子実験による検証，材料試験での多点変位データの取得と逐次データ同化による応力ひずみテンソルの推定，得られた応力ひずみテンソルを利用した弾塑性損傷構成則による実験の再現解析と残余耐震性能評価への適用性検討を行う．
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| 研究成果の概要 |
本研究では材料試験から材料構成則の学習までの統一的な手順を構築して耐震解析を高度化することを目的としている．具体的には，コンクリート材料試験の変位場，ひずみ場のサンプリングモアレ法による画像計測を実施した．画像計測から得られる面内の変位場とひずみ場から応力とひずみのテンソル場を推定するためのアンサンブルカルマンフィルターによるデータ同化手法の開発を進めた．応力ひずみテンソルの時系列データを用いて，熱力学法則を組み込んだ機械学習による汎用的な弾塑性材料の構成則を開発した．コンクリートの弾塑性損傷構成則を用いた大規模FEMによる10層RC建物の地震応答解析の研究開発を実施した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究により，画像解析による変位場計測技術，データ同化による応力・ひずみ推定技術，機械学習による材料構成則の学習技術，および詳細FEMによる地震応答解析の開発が進展した．この手法が実現することにより，詳細FEMの高精度化において重要であるものの，モデル化やパラメータ同定が難しい材料構成則を，材料試験から材料構成則の学習までの標準的な手続きで利用できるようになり，高度な耐震解析の普及が期待される．
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