| 研究課題/領域番号 |
20K14866
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
中楚 洋介 東京大学, 生産技術研究所, 特任講師 (70756361)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 天井 / 非構造材 / 安全性評価 / 人頭模型 / 衝撃 / アルミ合金 |
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| 研究実績の概要 |
令和3年度は，これまで行ってきた天井材落下時における衝撃荷重の同定に関する論文2編「人体耐性指標を用いた天井材の安全性評価に関する研究（その１）：高所に設置された天井材の安全性評価法の提案」及び「人体耐性指標を用いた天井材の安全性評価に関する研究（その２）：逆解析による頭部衝撃荷重の同定」を建築学会構造系論文集へ投稿し採択された．加えて，天井材落下実験の模擬解析を行った．駅等で良く利用される延性材料であるアルミ合金のスパンドレルを対象とし，まずは，弾塑性域における単純一軸引張試験を行い，材料データを取得した．マグネシウム合金製の人頭模型を有限要素モデルに置き換え，天井材落下実験を模擬した衝撃解析を行った．本解析では，通常の時刻歴応答解析で良く求める変形モードや固有振動数ではなく衝撃荷重の最大値のみ算出することを目的としているため，人頭模型及び天井材は対称性を利用した1/4モデルとし，計算コストの削減を図っている．人頭模型の底面は固定とし，他の部分は鉛直方向のみ動きを許容している．天井材は，落下開始位置は人頭模型から上空1mmとして所定の高さから天井材を落下させた場合における衝突直前速度を理論式によって算出し，速度荷重として天井材に与えた．このときの衝撃荷重は，人頭模型底面に発生する反力を4倍（フルモデルへの換算）したものとして算出する．本解析により，実験で見られた塑性化している範囲や変形形状，最大衝撃荷重を解析的に模擬することができた．
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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
令和3年度では，天井材落下実験の模擬解析を行うことを目的としていた．アルミスパンドレルを対象として，その材料データの取得から模擬解析，実験との比較による妥当性の検証までを行うことができた．加えて，天井材落下時における衝撃荷重の同定に関する査読付き論文が2編採択された．これより，令和3年度の研究は，おおむね順調に進展していると考えられる．
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度は，計画通り，人頭模型ではなく実際の人頭を模擬した頭部モデルを用いて天井材による損傷評価を行う．天井材落下実験では，マグネシウム合金製の人頭模型を用いていたが，これは実際の人頭とは大きく異なる．そこで，ボクセル法による人頭有限要素モデルを用いた衝撃解析により実際の人頭を想定したシミュレーションを行い，最大荷重だけでなく頭部の応答加速度や頭蓋骨に発生する応力等についても考察を行う．
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