カオス応答アトラクタを用いた新しい構造物損傷検出法の開発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23560581
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 構造工学・地震工学・維持管理工学
• 研究機関: 神戸学院大学
• 研究代表者: 佐藤 忠信 神戸学院大学, 経営学部, 研究員 (00027294)
• 研究分担者: 葛 漢彬 名城大学, 理工学部, 教授 (90262873)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 構造ヘルスモニタリング / カオス応答アトラクタ / 微細損傷の同定 / モンテカルロフィルター / 緩和型粒子フィルター / 遺伝的アルゴリズム / ベイズ理論 / 数値シミュレーション

研究概要

カオス信号を外力として入力した構造物の応答からアトラクタを作成し、アトラクタの変化を損傷前後で比較することで損傷検出を行うという手法を提案した。カオス応答アトラクタからRecurrence Analysisを用いて定量的な情報を抽出し、これを損傷前後で比較することで微細な損傷(損傷程度が部材剛性の1％程度)の検出を可能にした。
大規模な構造システムに対してモンテカルロフィルター（MCF）が適用できるように、効率的な構造同定法 (緩和型 MCFアルゴリズム) を開発し、さらに、遺伝的アルゴリズムと併用することにより、同定効率を向上した上で、数値シミュレーションと実験により提案手法の有用性を示した。

研究成果

• [雑誌論文] Particle relaxation method of Monte Carlo filter for structural system identification (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Sato
  • 雑誌名: Journal of Civil Structural Health Monitoring 巻: Volume 3 ページ: 325-334
  • DOI: 10.1007/s13349-013-0050-7
• [雑誌論文] General concept of adaptive particle filters technique (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Sato
  • 雑誌名: Proceeding of the 11th International Conference on Structural Safety and Reliability
• [雑誌論文] Detection of structural parameter detection using chaotic excitation technique (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Sato, Y. Nomura, C-F. Wan
  • 雑誌名: Proceeding of the 11th International Conference on Structural Safety and Reliability
• [雑誌論文] Fractal characteristics of phase spectrum of earthquake motion (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Sato
  • 雑誌名: Journal of Earthquake and Tsunami 巻: 7(2)
• [雑誌論文] Optimization of seismic sensor locations along highway links (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Sato, I. Yoshida and Y. Adachi
  • 雑誌名: Journal of Earthquake and Tsunami 巻: 7(2)
• [雑誌論文] Particle relaxation method for structural parameters identification based on Monte Carlo Filter (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Sato and Y. Tanaka
  • 雑誌名: Smart Structures and Systems 巻: 11(1) ページ: 53-67
• [雑誌論文] Damage identification using chaotic excitation (2013)
  • 著者名/発表者名: C-F. Wan, T. Sato, Z-S, Wu and J. Zhang
  • 雑誌名: Smart Structures and Systems 巻: Vol. 11 No. 1 ページ: 87-102
• [雑誌論文] Particle relaxation method on Monte Carlo Filter for structural system identification (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Sato
  • 雑誌名: Proceedings of Civil Structural Health monitoring Workshop (CSHM-4)
• [雑誌論文] Response of SDOF system based on earthquake phase spectrum uncertainty model (2012)
  • 著者名/発表者名: C. Zhang Cong, T. Sato and L-Y. Lu
  • 雑誌名: Journal of Southeast University (Natural Science Edition) 巻: Vol.42, No.1 ページ: 131-136
• [雑誌論文] Minor damage detection using chaotic excitation and recurrence analysis (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Sato
  • 雑誌名: Journal of Earthquake and Tsunami 巻: 5(3) ページ: 259-270
• [雑誌論文] Investigation of the MCMC method for structural uncertainty determination (2011)
  • 著者名/発表者名: J. Zhang, T. Sato, C-F. Wan
  • 雑誌名: Proceedings of the 2011 World Congress on Advances in Structural Engineering and Mechanics
• [雑誌論文] Adaptability of Monte Carlo filter for estimation of abruptly changing parameters using acceleration measurements (2011)
  • 著者名/発表者名: M-J. Chung, C-B. Yun, T. Sato
  • 雑誌名: Proceedings of the 2011 World Congress on Advances in Structural Engineering and Mechanics
• [雑誌論文] Damage detection using chaotic excitation (2011)
  • 著者名/発表者名: C-F. Wan, T. Sato, Z-S. Wu, J. Zhang
  • 雑誌名: Proceedings of the 2011 World Congress on Advances in Structural Engineering and Mechanics
• [学会発表] Minor Structural Damage Detection Using Chaotic Excitation Technique (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Sato Y. Nomura, C-F.f Wan
  • 学会等名: Proceedings of the International Workshop on Structural Health Monitoring and Maintenance of Short & Medium Span Bridges (CSHM-5)
  • 発表場所: Yamaguchi, Japan(CD-ROM)
  • 年月日: 20131000
• [備考] ホームページ(作成中)
  • URL: http://satotadanobu.info/