| 研究課題/領域番号 |
19K15141
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| 研究機関 | 日本工業大学 |
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研究代表者 |
箕輪 健一 日本工業大学, 建築学部, 助教 (70733830)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 形状記憶合金 / 超弾性合金 / 地震応答制御 / 減衰性能 / 重層構造物 / 振動実験 |
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| 研究実績の概要 |
本年度は，学校体育館等に多用されるラチスシェル屋根を対象構造物とする前段階として，研究が先行している重層構造物を対象に制振効果を分析した。まず，制振効果の高い形状記憶合金の配置位置や諸元を明らかにするために数値解析を行った。次に，6層の縮小模型を用いた振動実験を行い，形状記憶合金による制振効果を確認した。それらの結果，形状記憶合金の降伏に伴うエネルギー吸収による減衰の付加が起こることを確認した上で，形状記憶合金以外の制振部材同様に，層間変形の大きな層に制振部材を配置することで大きな減衰性能を得ることができることを明らかにした。
そして，上記の重層構造物に対する知見に基づき，ラチスシェル屋根を対象に形状記憶合金を制振部材として用いた際の，制振効果の検討を数値解析により進めている。ここでは，制振部材の配置位置などによる効果への影響の分析を行っているものの，未だ十分な制振効果を得られている方法を確立できたとは言いがたく，現在検討パラメータを増やし更なる分析を進めている。
また，制振部材として形状記憶合金を用いた際の最適設計法を確立するために，先ずはラチスシェル屋根を対象とした固有周期の算出方法を連続体置換法に基づき提示し，その有用性を有限要素法を用いた固有値解析結果と比較することにより明らかにした。そして，形状記憶合金を制振部材として用いた際の付加減衰係数の算出方法を試案し，有効性の確認を行っている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
ラチスシェル屋根を対象構造物とした際，数値解析の計算コストが高く検討に時間を要することもあり，現在までの分析で十分に形状記憶合金による制振効果を発揮できている方法を提示できたとは言いがたく，その点に関する検討が遅れている。また，形状記憶合金を制振部材として用いた際の付加減衰係数の算出方法を試案したものの，数値解析に時間を要しており，その有効性に関する検討が未だ十分とは言えない。しかしながら，重層構造物に対する結果は想定していた通りの結果が得られており，ラチスシェル屋根への適用も今後の検討により十分な成果を得られると思われる。
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| 今後の研究の推進方策 |
まずは，ラチスシェル屋根を対象とした際の制振効果を高めるために，検討パラメータを増やし更なる分析を進める予定である。また，その進捗にあわせ，アーチ形状の試験体やラチスシェルの試験体模型を作製して振動実験を行い，その効果の実証を行っていく。その際，形状記憶合金を設置していない試験体と設置した試験体の振動特性を比較し，制振効果を明らかにしていく。また，振動実験の結果と数値解析の結果を比較することで，それまでに行った数値解析結果の妥当性を検証し，解析による実験の再現性を高めながら知見の修正を重ねる。
更に，形状記憶合金による形状回復効果を確認するために，載荷と除荷を繰り返す実験を行う。この載荷除荷実験においても，振動実験同様に，形状記憶合金を設置していない試験体における実験も行うことで，その形状記憶合金による効果を明確にする。また，解析による実験の再現性を高めた上で，知見の修正を重ねながら結果を纏める予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
「次年度使用額」は必要に応じた執行分の端数として生じたものである。
研究計画に変更はなく，前年度の研究費も含め，当初予定通りの計画を進めていく。
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