| 研究課題/領域番号 |
15K06176
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| 研究機関 | 北見工業大学 |
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研究代表者 |
宮森 保紀 北見工業大学, 工学部, 准教授 (00363383)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | センシング / 損傷同定 / 温度変化 |
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| 研究実績の概要 |
高度成長期以降に架設された社会基盤施設が21世紀前半に一斉に老朽化することの問題に対して、各種のセンサ技術や情報処理技術、ロボット技術を社会基盤の維持管理に応用しようという機運が急速に高まり、政府や民間の投資も活発化している。構造物の損傷を見つける技術には、①技術者による目視点検をロボットに置き換える技術や、②事前に予測した損傷個所や微小な損傷が出現している箇所にセンサをとりつけて進展を監視する技術、③損傷個所を事前に特定せず損傷位置を発見する技術などに分類できる。本研究は③の損傷位置と程度を構造全体から特定する技術について、振動モード形状の変化から損傷位置を同定する手法を発展させる。
実際の構造物では、建設時の初期値や定期的に測定しておいた通常時の測定結果と、現在の結果を比較して構造特性が変化した個所を検出するが、測定時の温度や日照の違い、それらの部材間でのばらつきによって部材にひずみや応力の偏りが発生し、測定条件を完全に同一にすることは極めて難しい。そこで、本研究課題では構造物全体の部材温度のばらつきを把握し、この影響を除いたうえで振動モード形と固有振動数を整理し、健全時と損傷時を比較することで、明確に損傷位置を同定する手法を開発する。
今年度は、構造部材の温度分布を面的に把握するため、橋梁の主桁および床版部分について赤外線サーモグラフィカメラを用いた測定と、スマートセンサシステムによる高密度振動計測を組み合わせて、橋梁の固有振動数の季節変動を確認した。また、その変動メカニズムを理論的に整理するため、大学構内により単純化した計測対象を設置して測定を行った。
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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
研究開始前年度に、本研究で予定したものよりも簡易的な性能を有する赤外線サーモグラフィカメラを入手できたため、これを用いて予備的な計測を行い、損傷同定に適した赤外線サーモグラフィカメラの性能をより詳細に検討することが可能となった。一方、実橋梁の測定では部材の表面温度以外にも、構造物の振動特性に影響を与えると思われる因子が発見されたため、大学構内に設置した実験桁によってその検討を進めている。このため、当初の研究計画とはやや進捗は相違するが、全体として順調に進展していると自己評価した。
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| 今後の研究の推進方策 |
前年度の研究を発展させ、部材の温度分布を、詳細FEMモデルの要素に入力データとして与え、構造全体の温度分布を考慮した非線形固有振動解析を実施する。
固有振動解析結果と測定結果の比較では上記で述べた部材の特性のほかに、境界条件などについても実際を反映した解析モデルの設定が重要になる。また、測定値に基づいて詳細なモデル化を行ったとしても、サーモグラフィによる表面温度の測定では内部の温度分布はわからない。このため、固有振動モードに影響が大きいパラメータの設定については、遺伝的アルゴリズム（GA）などの組み合わせ最適化問題を部分的に導入することを検討する。
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