| 研究課題/領域番号 |
18K04342
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| 研究機関 | 秋田大学 |
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研究代表者 |
荻野 俊寛 秋田大学, 理工学研究科, 准教授 (80312693)
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| 研究分担者 |
田口 岳志 秋田大学, 理工学研究科, 助教 (00452839)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | ベンダーエレメント / 伝達関数 / セルフモニタリング / レーザー変位計 / スイープ波 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は，ベンダーエレメント試験装置系が送・受信ベンダーエレメント系，土供試体系，受信ベンダーエレメント系の3つの線形要素からなり，土供試体系の伝達関数を用いることでベンダーエレメント試験の著しい精度向上が見込める，という考えに立脚している。
研究初年度である過年度は，ベンダーエレメントの基本的な振動特性をレーザー変位計によって外部から直接測定し，ベンダーエレメントの振動特性をフィードバックすると言われているセルフモニタリングエレメントの出力結果と比較することに主眼を置いた。
実験は，送信および受信ベンダーエレメントにセルフモニタリング型のエレメントを用い，無拘束状態のエレメントの振動特性をレーザー変位計およびセルフモニタリングエレメントのフィードバック電圧で直接・間接的に測定した。測定結果から土供試体系の伝達関数を求めるために必要な，送信/受信ベンダーエレメントの伝達関数を同定した。また，エポキシ樹脂によるコーティングが伝達関数に与える影響について検討した．その結果，以下の知見を得た。
・ベンダーエレメント先端変位の挙動は入力波と一致しないことが示された．sin波入力を受けたベンダーエレメントは減衰振動を呈することが確認された．これは特に送信BEにおいて，従来の多くの研究者が仮定している振動特性とは異なるものであった．
・ベンダーエレメント先端変位に対するフィードバック電圧の増幅率はおよそ10kHz以上になると急激に増大することが示された．また，セルフモニタリングエレメント入出力の増幅率のスペクトルはエポキシ樹脂の有無による拘束条件に依存することが確認された.
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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
「研究実績の概要」で述べた進捗は研究計画調書で記載した研究計画とほぼ一致しており，現在のところ，研究はおおむね順調に進展している。また，結果についてもほぼ想定通りのものが得られたが，ベンダーエレメント先端変位の挙動は入力波と一致しないことが直接測定によって示された点は，これまでの研究者の仮定と異なるものであり，特筆すべき結果であった。
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| 今後の研究の推進方策 |
過年度はレーザー変位計とセルフモニタリングエレメントを用いて，大気中でのベンダーエレメントの基本的な振動特性を明らかにした。実施した一連の実験から，セルフモニタリングエレメント入出力の増幅率のスペクトルがエポキシ樹脂の有無による拘束条件に依存する，という結論が得られた。その一方で，この結論は，実際の試験においてベンダーエレメントが土供試体中に挿入された場合，周辺の土による拘束状態に依存して，ベンダーエレメントの伝達関数が変化することを示唆している。周辺土による拘束状態は土の種類や圧密応力によって変化するため，申請者が考えているベンダーエレメント試験の精度向上のためには，測定のたびに土中にある送・受信ベンダーエレメント系の伝達関数を評価する必要がある。
今年度はこのことを念頭に，レーザー変位計を用いずにセルフモニタリングエレメントによって土中にある送・受信ベンダーエレメントの伝達関数を評価する手法の適用性を検討する予定である。この手法の検討は研究計画調書作成時からあらかじめ盛り込まれていたもので，当初計画通りの研究計画である。年度上半期までにはそのために必要な実験装置の準備と予備的な実験を含め，本実験に取りかかる予定である。得られた実験結果をとりまとめ，この段階までの研究成果をSoils and Foundations に発表する予定である。また，その先を見据え，提案するベンダーエレメント試験精度向上手法の様々な試験条件への適用性を検討する端緒として，セメント改良を行った軟弱土への適用を試みる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
時期購入予定品であるセルフモニタリングエレメントの納期が年度をまたいだため次年度使用額とした。今年度購入予定である。
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