画像計測を用いた高力ボルト張力計測技術の開発に関する研究

2017 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 17K06532
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 鈴木 康夫 京都大学, 工学研究科, 助教 (50431698)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 高力ボルト / 軸力 / 画像計測 / 非破壊検査

研究実績の概要

本研究では，鋼橋の部材接合に多量に使用されている高力ボルトの健全度評価を効率的に実施することを目指して，ボルトヘッドのひずみを画像により計測し，軸力を測定する技術を開発することを目的としている．
今年度は，まず，複数本のボルトに対して引張力載荷実験を行うとともに，ボルト形状を詳細にモデル化した3次元有限要素解析を実施した．
その際，ボルト形状，ボルト位置（ボルト軸心とボルト孔との位置関係）がボルト軸力とひずみとの関係に与える影響を検討し，ボルトの各部位のひずみに基づいた軸力評価精度について明らかにするとともに，画像計測を実施する際に最も精度良く軸力を評価できるターゲット位置・ゲージ長を検討した．
その結果，ボルトヘッドに生じるひずみとボルト軸力との関係は線形関係にあり，ボルトヘッドのひずみを計測することで軸力を測定できることを確認し，ボルトヘッドのひずみを画像解析することで軸力を評価できる可能性があることを確認した．
なお，現時点では，各々のボルトに対して軸力とボルトヘッドのひずみの関係を予め把握するため，それぞれのボルトに対してキャリブレーション試験を行っているが，サンプル数を増やすことにより，個々のボルトに対してキャリブレーション試験を実施しなくても軸力評価ができる可能性があることなどもわかった．

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

応募申請書に記載した実施計画通り実施できている．

今後の研究の推進方策

平成30年度は，ボルトヘッド側とナット側の両側からの画像取得を実施するとともに，カメラ～ボルト間距離，撮影角度，周辺の光量をパラメータとした実験を実施し，高精度で軸力測定できる測定条件についても検討するとともに，サンプル数を更に増やし今年度実施したキャリブレーション試験も継続して実施する予定である．

次年度使用額が生じた理由

当初はボルト軸力計を購入予定であったあったが安価なレンタル品を利用できたこと，消耗品費で計上していたサンプルボルトが当初予定より安価に入手できたことにより残額が生じた．
生じた残額は，今年度以後に実施する実験のための消耗品費（サンプルボルト，ひずみゲージ）として有効に利用する予定である．