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1998 年度 研究成果報告書概要

境界要素法を利用した長大な地中埋設構造物のカソード防食最適化システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 08555022
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関東京工業大学

研究代表者

青木 繁  東京工業大学, 大学院・情報理工学研究科, 教授 (90016436)

研究分担者 西川 明伸  大阪ガス株式会社, 基盤研究所, 研究員
天谷 賢治  東京工業大学, 大学院・情報理工学研究科, 助教授 (70251642)
研究期間 (年度) 1996 – 1998
キーワード地中埋設構造物 / 腐食 / カソード防食 / 境界要素法 / ゆるやかに変化する電気伝導度 / 基本解 / 最適化 / 分極曲線
研究概要

以下に示すように,境界要素法による新しい順解析手法,最適化手法および逆解析手法を考案することにより,長大な地中埋設物のカソード防食の最適設計および最適実施条件を決定することのできるシステムを開発した.
カソード防食された長大構造物が複雑な(空間的)電気伝導度変化のある地盤にまたがる場合の電位および電流密度を解析する方法を提案した.電気伝導度が(空間的に)直線的に変化する地盤に対処するために,支配方程式の基本解を新たに導出するとともに電気伝導度の変化に応じた分極特性の連続的変化を境界代数方程式系の係数行列の中に組み入れるなどの工夫を施した.また,高速多重極境界要素法の3次元腐食問題への適用について検討した.特に,無限場に対する対応,分極特性に起因する非線形性の取扱い,パイプ要素を用いた場合の多重極展開などについて詳しく検討し,この方法が大規模な腐食解析問題に有効であることを示した.
つぎに,カソード防食の最適化に関する従来の研究を展望し,長大な地中埋設構造物のカソード防食の設計や実施における合理的な各電極の配置や防食電流の決定方法を探求する指針を得た.長大な地中埋設構造物を土壌腐食から守るカソード防食の最適化を行うための境界要素法を先に求めた基本解を用いて開発した.電気伝導度の変化に応じた分極特性の連続的変化を境界代数方程式系の係数行列の中に組み入れるとともに,構造物が長大になると構造物自身の電気抵抗も無視できなくなるので,この影響も考慮できるようにした.
最後に,境界要素法による逆解析手法を適用することにより,試料電極上の電場の不均一性から生じる誤差の低減する方法を提開発した.さらに,腐食速度推定逆問題を境界要素法により定式化し,逆問題に付随する不適切性について説明し,この不適切性を克服するために,あいまいな情報も含めて様々な先験情報を積極的に利用する逆解析手法を提案した.

  • 研究成果

    (17件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (17件)

  • [文献書誌] 青木繁, 天谷賢治: "あいまいな先験情報を利用した逆問題解析" 計算工学. 1. 128-136 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 青木繁, 高橋徹, 浦郷正隆, 天谷賢治, 西川明伸: "境界要素法による長大な埋設構造物のガルパニック腐食解析-土壌の電気伝導度がゆるやかに変化する場合-" 材料. 46. 170-175 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 青木繁, 天谷賢治, 中山淳, 西川明伸: "境界要素逆解析による分極測定の高精度化" 材料. 46. 176-180 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 天谷賢治, 高沢宏彰, 青木繁: "長大パイプラインのカソード防食最適化" 材料と環境. 47. 454-459 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 中山淳, 浦郷正隆, 天谷賢治, 青木繁: "高速多重極境界要素法による腐食問題の解析" 材料(投稿中).

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] S.AOKI and K.AMAYA: "Boundary Element Analysis of Inverse Problems in Corrosion Engineering" Boundary Integral Formulations for Inverse Analysis. Chap 6. 151-170 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] S.AOKI and K.AMAYA: "Optimization of Cathodic Protection System by BEM" Engineering Analysis with Boundary Elements. 19. 147-156 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] S.AOKI, K.AMAYA, A.NAKAYAMA and A.NISHIKAWA: "Elimination of Error Due To Nonuniform Current Distribution on Specimen in Polarization Measurement by B.E.Lnverse Analysis" Corrosion (NACE). 54. 259-264 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 青木繁, 天谷賢治, 宮坂松甫: "境界要素法による腐食防食問題の解析" 裳華房, 200 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] S.AOKI and K.AMAYA: "Inverse Analysis by Using Apriori Information" J.Japan Soc.Comp.Eng.Sci.Vol.1, No.3. 128-136 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] S.AOKI,T.TAKAHASHI,M.URAGO,K.AMAYA and A.NISHIKAWA: "B.E.Analysis of Galvanic Corrosion of Long Structure Buried in Soil with Gradient Electrical Conductivity" J.Soc.Mat.Sci., Japan. Vol.46, No.2. 170-175 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] S.AOKI,K.AMAYA,A.NAKAYAMA and A.NISHIKAWA: "Boundary Element Inverse Analysis for Improving Accuracy of Measuring Polarization Characteristics" J.Soc.Mat.Sci., Japan. Vol.46, No.2. 176-180 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] K.AMAYA,H.TAKAZAWA and S.AOKI: "Optimization of Cathodic Protection for a Long Pigeline" Corrosion Eng.Japan. Vol.47, No.7. 454-459 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] A.NAKAYAMA,M.URAGO,K.AMAYA and S.AOKI: "Fast Multipole Boundary Element Method For Corrosion Problem" J.Soc.Mat.Sci., Japan. (submitted).

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] S.AOKI and K.AMAYA: "Boundary Element Analysis of Inverse Problems in Corrosion Engineering" Boundary Integral Form.for Inverse Analysis Com.Mech.Pub. 151-170 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] S.AOKI and K.AMAYA: "Optimization of Cathodic Protection System by BEM" Eng.Analysis with B.E.Vol.19, No.2. 147-156 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] S.AOKI,K.AMAYA,A.NAKAYAMA and A.NISHIKAWA: "Elimination of Error Due To Nonuniform Current Distribution on Specimen in Polarization Measurement by B.E.Inverse Analysis" Corrosion (NACE). Vol.54, No.4. 259-264 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より

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公開日: 1999-12-08  

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