| 研究課題/領域番号 |
19K15142
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| 研究機関 | 新潟工科大学 |
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研究代表者 |
涌井 将貴 新潟工科大学, 工学部, 講師 (40778205)
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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 | 損傷評価 / 構造ヘルスモニタリング / 加速度2階微分 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、鋼構造建築物を対象として、非構造部材の影響を考慮した構造部材の損傷度推定手法を確立し、それを基にした建物全体の残存耐震性能評価指標を提案することを目標とする。これまでの研究では、加速度センサによって計測された加速度時刻歴波形をディジタルフィルタにより2階微分することで加速度2階微分時刻歴波形を算出した。構造部材のみで構成されている鉄骨造骨組であれば、損傷によって生じる非線形性を検出することが可能であることを示してきた。一方で、非構造部材を含む構造物を対象とした検証や、計測に使用するセンサの種類、微分処理方法については未検証であった。そこで本研究では、非構造部材を含む鉄骨造骨組を対象とした非線形性検出手法の適用性、および加速度の微分処理方法が検出精度に与える影響を検証する。
今年度は、加速度をアナログフィルタによって微分する加速度微分センサの試作品を製作した。製作した微分センサは、加速度だけでなく、加速度1階微分、および加速度2階微分を出力可能となっている。製作した微分センサの計測精度を検証するため、鉄骨フレーム試験体を製作し、振動台実験を実施した。製作した加速度微分センサと市販の加速度センサの計測結果を比較したところ、製作したセンサは市販品と位相が異なっているものの、時刻歴波形は同様の傾向を示していた。また微分処理による検出精度を検証したところ、微分センサでは、微分処理の際に発生する時刻遅れの影響が大きく、荷重変形関係上で非線形性が発生する時点と加速度2階微分時刻歴波形のピーク位置が異なっていた。しかし、この時刻遅れはセンサを製作する際の回路の特性であり、それを適切に把握し定量的に評価できれば、補正することが可能であると考えられる。試作段階としては、計測は問題なく行えており、回路の特性を把握することが今後の課題である。
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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
本年度予定した計画としては、「理論構築」「数値解析による検証」「振動台実験の計測データによる検証」の大きく３つが挙げられる。
「理論構築」については、目標としていた損傷状況別の定量的な関連付けを定式化するに至らなかった。しかし、多質点系の構造物に対する理論を定式化し、その適用性を他プロジェクトで実施された振動台実験結果を用いて検証することができた。「数値解析による検証」については、振動台実験で使用する試験体のパラメータを決定するための数値解析を実施した。解析結果を基に試験体の製作、および微分センサの製作を行った。「振動台実験の計測データによる検証」については、製作した微分センサの試作品を使用した振動台実験を実施した。微分センサの回路特性を把握するための計測データが得られたと考えている。ただし、予定していた鋼材が入手できなかったため、試験体が想定通りに塑性化しないという問題が発生した。次年度以降で実施する振動台実験では、改善する必要がある。
試験体の材料の入手や、理論構築が当初予定通りいっておらず、進捗状況としては若干の遅れが生じている。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の研究推進方策は、当初の予定よりも若干遅れての実施とする。試験体の製作に使用する鋼材の入手時期が把握できたため、それに合わせた実験計画を立案する。また、加速度微分センサの改良を行い、回路特性やノイズ特性について検証する。試験体とセンサの準備が整い次第、振動台実験を実施し、計測結果を用いて提案手法の適用性検証およびセンサの精度検証を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
試験体の製作に使用する予定だった鋼材の手配ができなかったことが大きな原因である。次年度中に必要な材料が納品される予定であり、その購入費用とする。また解析と計測で使用するPC、および各種センサの購入費として使用する。
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