不確定性を考慮した非線型システム同定手法の開発と実構造物への適用

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13750540
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 荒木 慶一 京都大学, 工学研究科, 助手 (50324653)
• キーワード: システム同定 / 損傷推定 / 不確定性 / ピエゾ固体 / 境界要素法

研究概要

本研究で以下の成果を得た.
(1)実構造物では損傷している可能性のある要素の数よりが観測値の数よりも多い場合が多い。このような場合、最小二乗に基づくパラメタ推定手法を直接適用すると解が唯一に定まらない。この問題点を克服するため、組み合わせ最適化と非線形最適化の混合問題を解くことにより損傷個所を表すパラメタを適切に選択する手法を提案した。本手法は欲張り法に基づく近似解法である。本手法の有効性を数値実験により例証した。
(2)応答の損傷パラメタに関する感度を基礎として、損傷パラメタをグルーピングする手法を提案した.本手法により与えられた条件下でどの程度詳細なレベルまで損傷を推定できるかを理論的に調べることができる.兵庫県南部地震で実際に被害を受けた骨組構造物を対象に本手法を適用し、その妥当性を例証した.また、本研究で提案した感度を用いた評価指標は、最適な載荷方法や観測位置を選ぶ際の指標として有効である。
(3)異方弾性体とピエゾ固体を解析するための境界要素法を展開した。また、並列計算機を用いて、本境界要素法によりピエゾ固体で構成される板の固有値解析を行った。本手法を用いればピエゾ素子で構成されたセンサーを含む構造物系を効率よく解析できる。これによりモンテ・カルロシミュレーションなどを用いた不確定性の評価を効率的に行うことができる。

研究成果

• [文献書誌] 荒木慶一, 宮城佑輔, 上谷宏二: "骨組構造物のロバスト損傷推定手法、その1:混合最適化手法"日本建築学会大会学術講演梗概集. (2003)
• [文献書誌] 宮城佑輔, 荒木慶一, 上谷宏二: "骨組構造物のロバスト損傷推定手法、その2:感度に基づくグルーピング手法"日本建築学会大会学術講演梗概集. (2003)
• [文献書誌] M.Denda, Y.Araki: "2-D General anisotropic and piezoelectric time-harmonic BEM for eigenvalue analysis"The 15th ASCE Engineering Mechanics Division Conference (EM2002). (2002)
• [文献書誌] M.Denda, Y.Araki: "Eigenvalue analysis for 2-D piezoelectric problems by the time-harmonic BEM"14th National Congress of Theoretical and Applied Mechanics. (2002)
• [文献書誌] M.Denda, Y.Araki: "Determination of resonant frequencies of piezoelectric solids by time-harmonic BEM : Algorithm and convergence study"2002 ASME International Mechanical Engineering Congress. (2002)