| 研究課題/領域番号 |
20K20436
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| 配分区分 | 基金 |
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| 研究機関 | 近畿大学 |
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研究代表者 |
安福 勝 近畿大学, 建築学部, 准教授 (20581739)
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| 研究分担者 |
伊庭 千恵美 京都大学, 工学研究科, 准教授 (10462342)
麓 隆行 近畿大学, 理工学部, 教授 (30315981)
脇谷 草一郎 独立行政法人国立文化財機構奈良文化財研究所, 埋蔵文化財センター, 室長 (80416411)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | ポロメカニクス / X線CT / 画像相関法 / 圧縮試験 / 塩類風化 / 凍結融解 / 乾湿風化 / 有限要素法 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、凍結融解や乾湿の繰り返しなどにより劣化する多孔質な建築材料（凝灰岩・砂岩・レンガなど）の耐久性を予測・評価するため、材料内部の熱＆水分移動解析と応力・歪の解析を連成した数値解析を行っている。これにより、これまで温度や含水率の変化などでしか表現されてこなかった多孔質材料の耐久性予測・評価方法を、材料内部の応力と材料の強度（圧縮・引張強度など）というより明確な物理量をもって評価することが可能な、さらに高度なものに発展させることが可能になると考えられる。
まず、多孔質材料内部の物理現象を扱う数値解析においては、熱＆水分移動解析と応力・歪を解析する連続体力学（多孔質材料を扱う場合、Poromechanicsという）を連成した有限要素解析モデルを作成した。これにより、今後凍結・融解モデルを組み込み、凍害の予測を可能にするための基盤が完成した。また、汎用有限要素モデリングソフトウエア（プレ・ポストプロセッサー）と、開発した有限要素解析モデルを連携させるため、複雑な形状や材料物性・境界条件などを扱うことを可能にするための補助的ツールを開発した。これにより、単純な形状を持つことが多い建築・土木構造物のみならず、地盤や文化財等の複雑な形状を有する材料を対象とした解析が可能になった。
実験室実験においては、X線CTと画像相関法を用いたひずみの分布測定を実施した。まずは、圧縮応力下におけるひずみを測定し、その結果をひずみゲージの測定結果と比較し、概ね一致する結果を得た。次に、このX線CTとDVCを組み合わせる手法を用いて、乾湿風化、凍結融解作用時の体積変化、塩類風化に伴うひずみを測定する実験を行った。さらに、本研究で用いたX線CTを活用して、解析に関わる材料の複数の物性測定も行った。例えば、乾湿風化による石材の劣化メカニズム解明のための基礎的材料物性に関する実験的検討を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
令和2年度までで当初の3年間の研究計画を概ね実現することができた。数値解析においては、令和1年度に有限要素解析モデルの構築を完了し、令和2年度はその汎用化や解析精度向上などにまで取り組むことができた。また、実験においては令和1年度にX線CTと画像相関法を組み合わせたひずみの3次元計測を実現し、令和2年度には様々な条件下において凍結融解、塩類風化などにともなう材料のひずみの測定にまで取り組むことができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
まず、ひずみの測定結果と数値解析の結果を比較する。これにより測定手法と解析手法の妥当性を相互確認する。また、数値解析においては、凍結融解過程を扱うモデルを汎用有限要素解析コードに組み込む。
今後は本研究により得られた成果を余すことなく学術論文として発表することにも力を入れたいと考えている。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新型コロナウイルス感染症拡大に伴い、出張旅費と人件費・謝金を使用することができなかった。感染症拡大の状況を見ながら、本年度執行したいと考えている。
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