アクティブＮＤＥを取り入れた機能的コンクリート材料・構造物の開発に関する研究

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24246078
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 廣瀬 壮一 東京工業大学, 情報理工学(系)研究科, 教授 (00156712)
• 研究分担者: 斎藤 隆泰 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (00535114) ; 中畑 和之 愛媛大学, 理工学研究科, 准教授 (20380256) ; 車谷 麻緒 茨城大学, 工学部, 准教授 (20552392) ; 岡崎 慎一郎 香川大学, 工学部, 准教授 (30510507) ; 渡辺 健 公益財団法人鉄道総合技術研究所, 構造物技術研究部, 副主任研究員 (40450746) ; 小倉 大季 清水建設株式会社技術研究所, 社会システム技術センター, 研究員 (50624037) ; 二羽 淳一郎 東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (60164638) ; 古川 陽 東京工業大学, 情報理工学(系)研究科, 助教 (60724614)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 非破壊評価 / 超音波イメージング / ひび割れ進展 / 短繊維補強コンクリート / 数値シミュレーション / 有限要素法

研究実績の概要

a. NDEの開発およびNDE によるモニタリングを伴うコンクリート構造物の補修に関する研究： NDEモニタリングのひとつとして，損傷を受けたコンクリートを透過する超音波の非線形超音波に着目し，その数値シミュレーションを行い，高調波のみならず，分調波の再現に成功した．また，ニューラルネットワーク理論による計測波形の解析によって2次高調波とコンクリートの損傷状態との相関を見い出した．さらに，近似波動解と開口合成法の組合せによる傷のイメージングの精度の向上，GPUによる3次元イメージングの高速化，ならびに粒子フィルタ法による介在物の材料定数の推定といったNDE手法の改善や新たな手法の提案を行った．一方，RC構造物の補修に関しては， 塩化物イオンによるRC構造物の確率損傷モデルを構築し，断面修復工法による修復後の鉄筋腐食量のシミュレーションと計測との比較による妥当性を検証した．
b. ひび割れ解析およびひび割れ制御機能を有するコンクリート構造物の設計：まず，鉄筋コンクリート中における内部ひび割れの進展，および内部ひび割れを考慮した物質移動を3次元でシミュレート可能な数値解析手法を構築し，既往の実験結果との比較による本手法の妥当性を検証した．次に，鉄筋の塑性変形とコンクリートのひび割れ進展挙動をモデル化し，異形鉄筋の幾何形状をも考慮することにより，RC 部材の複雑な3 次元破壊挙動を精度よく再現した．また，繊維補強コンクリートの引張部材と曲げ部材を対象に，繊維を離散化したメゾスケール解析手法を用いた数値シミュレーションを実行し，部材で生じるひび割れ進展を明らかにした．さらに，コンクリートのような複雑な非均質材料を精度良く解析するための拡張ボクセル有限要素法の開発やひずみのデジタル画像解析を応用した材料収縮とクリープによる内部応力を考慮したひび割れ荷重の評価を実施した．

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] De La Salle University(Philippines)
  • 国名: フィリピン
  • 外国機関名: De La Salle University
• [雑誌論文] A method for predicting deterioration of reinforced concrete after repair (2016)
  • 著者名/発表者名: Shinichiro Okazaki, Manabu Matsushima
  • 雑誌名: Journal of Civil Engineering and Architecture Research 巻: 3 ページ: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] 接触条件を考慮したき裂による2次元分調波励起シミュレーション (2015)
  • 著者名/発表者名: 丸山泰蔵，斎藤隆泰，廣瀬壮一
  • 雑誌名: 土木学会論文集A2(応用力学) 巻: 71 ページ: I_299-I_310
  • DOI: http://doi.org/10.2208/jscejam.71.I_299
  • 査読あり
• [雑誌論文] Applicability of effective region technique in ultrasonic imaging by AWS-SAFT (2015)
  • 著者名/発表者名: Worawit Padungsriborworn, Akira Furukawa, Sohichi Hirose
  • 雑誌名: Journal of JSCE 巻: 3 ページ: 268-281
  • DOI: http://doi.org/10.2208/journalofjsce.3.1_268
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of elastic parameters of an inclusion by a particle filter using ultrasonic wave (2015)
  • 著者名/発表者名: Asriana Ibrahim, Aisyah Zabri, Kazuyuki Nakahata
  • 雑誌名: International Journal of Mechanical and Material Engineering 巻: 10 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1186/s40712-015-0050-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Three-dimensional numerical modeling of ultrasonic wave propagation in concrete and its experimental validation (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuyuki Nakahata, Gun Kawamura, Tomoyuki Yano, Sohichi Hirose
  • 雑誌名: Construction and Building Materials 巻: 78 ページ: 217-223
  • DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2014.12.049
  • 査読あり
• [雑誌論文] GPU計算を実装した全波形サンプリング処理方式による内部欠陥の三次元超音波映像化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中畑和之，堀口貴志
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集 巻: 81 ページ: 15-00471
  • DOI: 10.1299/transjsme.15-00471
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 拡張ボクセル有限要素法の開発とその性能評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 車谷麻緒，川瀬晴香
  • 雑誌名: 日本計算工学会論文集 巻: 2015 ページ: 20150011
  • DOI: http://doi.org/10.11421/jsces.2015.20150011
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 破壊力学的損傷を考慮したコンクリート中の物質移動解析手法の開発とその性能評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小林賢司，車谷麻緒，岡崎慎一郎，廣瀬壮一
  • 雑誌名: 土木学会論文集A2（応用力学） 巻: 71 ページ: I_161-I_170
  • DOI: http://doi.org/10.2208/jscejam.71.I_161
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] コンクリートの破壊力学を考慮した鉄筋コンクリートの3次元破壊シミュレーションとその性能評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 車谷麻緒，根本優輝，相馬悠人，寺田賢二郎
  • 雑誌名: 日本計算工学会論文集 巻: 2016 ページ: 20160004
  • DOI: http://doi.org/10.11421/jsces.2016.20160004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 鉄筋腐食した短繊維補強コンクリートのはく落抵抗性に関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 始, 渡辺 健, 轟 俊太朗, 高見 涼
  • 雑誌名: コンクリート工学年次論文集 巻: 37 ページ: 259-264
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of cracking load with considering internal stress caused by shrinkage and creep of mortar (2015)
  • 著者名/発表者名: Ohno, Yuto, and Watanabe, Ken
  • 雑誌名: Concreep 10: Mechanics and Physics of Creep, Shrinkage, and Durability of Concrete and Concrete Structures 巻: 10 ページ: 649-656
  • DOI: 10.1061/9780784479346.078
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] ASRによる損傷を受けた鉄筋コンクリート構造物の残存耐力評価手法の構築 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡崎慎一郎，片岡洋輝，松島学
  • 学会等名: 第21回計算工学講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
  • 年月日: 2016-05-31 – 2016-06-02
• [学会発表] Artificial neural network modeling in predicting stress level using nonlinear ultrasonic test in concrete (2016)
  • 著者名/発表者名: Marcus Karyl C. Soberano, Jason Ongpeng, Andres Oreta, Sohichi Hirose
  • 学会等名: 5th ASEP Convention on Concrete Engineering Practice and Technology
  • 発表場所: Century Park Hotel, Manila (Philippines)
  • 年月日: 2016-05-19 – 2016-05-21
• [学会発表] Air-coupled ultrasonic test in reinforced concrete beam (2016)
  • 著者名/発表者名: Raphael Lee, Jason Ongpeng, Andres Oreta, Sohichi Hirose
  • 学会等名: 5th ASEP Convention on Concrete Engineering Practice and Technology
  • 発表場所: Century Park Hotel, Manila (Philippines)
  • 年月日: 2016-05-19 – 2016-05-21
• [学会発表] Advanced nondestructive testing for concrete materials and structures (2016)
  • 著者名/発表者名: Sohichi HIROSE
  • 学会等名: 5th ASEP Convention on Concrete Engineering Practice and Technology
  • 発表場所: Century Park Hotel, Manila (Philippines)
  • 年月日: 2016-05-19 – 2016-05-21
  • 招待講演
• [学会発表] イメージベース有限要素法を用いた非均質材料に対する3次元波動伝搬解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 稲垣祐生, 斎藤隆泰, 鈴木啓悟
  • 学会等名: 第43回土木学会関東支部技術発表会
  • 発表場所: 東京都市大学世田谷キャンパス (東京都)
  • 年月日: 2016-03-14 – 2016-03-15
• [学会発表] 2次元面外波動問題に対するイメージベースFEM・演算子積分時間領域BEM結合解法 (2016)
  • 著者名/発表者名: 市川諒, 斎藤隆泰
  • 学会等名: 第43回土木学会関東支部技術発表会
  • 発表場所: 東京都市大学世田谷キャンパス (東京都)
  • 年月日: 2016-03-14 – 2016-03-15
• [学会発表] 異方性材料中の欠陥に対する非線形超音波のシミュレーション (2016)
  • 著者名/発表者名: 金井翔平, 斎藤隆泰
  • 学会等名: 第43回土木学会関東支部技術発表会
  • 発表場所: 東京都市大学世田谷キャンパス (東京都)
  • 年月日: 2016-03-14 – 2016-03-15
• [学会発表] 鉄筋コンクリートの破壊シミュレーション結果の可視化方法に関する研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中野葵，車谷麻緒
  • 学会等名: 第43回土木学会関東支部技術研究発表会
  • 発表場所: 東京都市大学世田谷キャンパス (東京都)
  • 年月日: 2016-03-14 – 2016-03-15
• [学会発表] 幾何学的非線形性を考慮した損傷モデルと塑性モデルによる鉄筋コンクリートの破壊シミュレーション (2016)
  • 著者名/発表者名: 相馬悠人，阿部俊逸，車谷麻緒
  • 学会等名: 第43回土木学会関東支部技術研究発表会
  • 発表場所: 東京都市大学世田谷キャンパス (東京都)
  • 年月日: 2016-03-14 – 2016-03-15
• [学会発表] 鉄筋の幾何形状を考慮したRCはりの3次元破壊シミュレーションに関する研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 星裕斗，相馬悠人，車谷麻緒
  • 学会等名: 第43回土木学会関東支部技術研究発表会
  • 発表場所: 東京都市大学世田谷キャンパス (東京都)
  • 年月日: 2016-03-14 – 2016-03-15
• [学会発表] 画像計測と数値解析によるRCはりの破壊進展挙動の比較考察 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小圷祐輔，邊見哲一，車谷麻緒
  • 学会等名: 第43回土木学会関東支部技術研究発表会
  • 発表場所: 東京都市大学世田谷キャンパス (東京都)
  • 年月日: 2016-03-14 – 2016-03-15
• [学会発表] 内部ひび割れを考慮した鉄筋コンクリート中の塩化物イオン濃度の定量的予測手法に関する研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 安藏尚，小林賢司，車谷麻緒，岡崎慎一郎
  • 学会等名: 第43回土木学会関東支部技術研究発表会
  • 発表場所: 東京都市大学世田谷キャンパス (東京都)
  • 年月日: 2016-03-14 – 2016-03-15
• [学会発表] 画像解析を用いたRC はりに発生する内部ひび割れ進展挙動の計測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 邊見哲一，車谷麻緒
  • 学会等名: 第43回土木学会関東支部技術研究発表会
  • 発表場所: 東京都市大学世田谷キャンパス (東京都)
  • 年月日: 2016-03-14 – 2016-03-15
• [学会発表] 等方性・異方性材料接合界面中の欠陥に対する非線形超音波のシミュレーション (2016)
  • 著者名/発表者名: 金井翔平, 斎藤隆泰
  • 学会等名: 第23回超音波による非破壊評価シンポジウム
  • 発表場所: 日本非破壊検査協会亀戸センター(東京都)
  • 年月日: 2016-01-28 – 2016-01-29
• [学会発表] A method for fracture simulation of reinforced concrete using a damage model based on fracture mechanics for concrete (2015)
  • 著者名/発表者名: Kurumatani, M., Abe, S., Nemoto, Y., Soma, Y., Henmi, N.
  • 学会等名: 3rd International Workshops on Advances in Computational Mechanics
  • 発表場所: KFC Hall & Rooms (東京都墨田区)
  • 年月日: 2015-10-12 – 2015-10-14
  • 国際学会
• [学会発表] Fast Time-domain BEM for Three-dimensional Crack Problems (2015)
  • 著者名/発表者名: Taizo Maruyama, Takahiro Saitoh, and Sohichi Hirose
  • 学会等名: The 5th Asia-Pacific International Conference on Computational Methods in Engineering
  • 発表場所: Hangzhou (China)
  • 年月日: 2015-10-11 – 2015-10-13
  • 国際学会
• [学会発表] 2次元波動問題に対する演算子積分Gakerkin境界要素法・有限要素法結合解法 (2015)
  • 著者名/発表者名: 市川諒，斎藤隆泰，丸山泰蔵，廣瀬壮一
  • 学会等名: 第28回機械学会計算力学講演会
  • 発表場所: 横浜国立大学(神奈川県横浜市)
  • 年月日: 2015-10-10 – 2015-10-12
• [学会発表] 接触を考慮した異方性弾性体中のき裂による弾性波動散乱解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 斎藤隆泰, 金井翔平, 古川陽, 廣瀬壮一
  • 学会等名: 第28回機械学会計算力学講演会
  • 発表場所: 横浜国立大学(神奈川県横浜市)
  • 年月日: 2015-10-10 – 2015-10-12
• [学会発表] Acoustic emission test in determining behavior of concrete cubes during loading and unloading (2015)
  • 著者名/発表者名: Jason Maximino C. Ongpeng, Andres Winston C. Oreta, Sohichi HIROSE
  • 学会等名: Proc. 3rd AUN/SEED-NET Regional Conference on Natural Disaster (RCND2015)
  • 発表場所: De La Salle University, Manila (Philippines)
  • 年月日: 2015-09-25 – 2015-09-26
  • 国際学会
• [学会発表] Study on identification of wave velocity and density of defect using particle filter (2015)
  • 著者名/発表者名: Aisyah Binti Zabri, Seiya Kamida, Kazuyuki Nakahata
  • 学会等名: 土木学会 第70回年次学術講演会
  • 発表場所: 岡山大学 (岡山県岡山市)
  • 年月日: 2015-09-16 – 2015-09-18
• [学会発表] メゾスケール構造に着目したコンクリート中の超音波伝搬特性に関する考察 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中畑和之，平岡拓也，金井淳，廣瀬壮一
  • 学会等名: 土木学会 第70回年次学術講演会
  • 発表場所: 岡山大学 (岡山県岡山市)
  • 年月日: 2015-09-16 – 2015-09-18
• [学会発表] アレイ映像化のための全波形サンプリング処理方式の性能検証 (2015)
  • 著者名/発表者名: 泉英輝，堀口貴志，中畑和之
  • 学会等名: 土木学会 第70回年次学術講演会
  • 発表場所: 岡山大学 (岡山県岡山市)
  • 年月日: 2015-09-16 – 2015-09-18
• [学会発表] 2次元面外波動問題のための新しい時間領域有限要素法・境界要素法結合解法の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 市川諒, 斎藤隆泰, 丸山泰蔵, 廣瀬壮一
  • 学会等名: 土木学会 第70回年次学術講演会
  • 発表場所: 岡山大学 (岡山県岡山市)
  • 年月日: 2015-09-16 – 2015-09-18
• [学会発表] 動弾性有限積分法を用いた様々な異方性材料中の欠陥に対する弾性波動散乱解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 森亜也華, 斎藤隆泰, 廣瀬壮一
  • 学会等名: 土木学会 第70回年次学術講演会
  • 発表場所: 岡山大学 (岡山県岡山市)
  • 年月日: 2015-09-16 – 2015-09-18
• [学会発表] Numerical Simulation of Nonlinear Ultrasonic Waves Due to Closed Cracks Using Time-domain Boundary Element Method (2015)
  • 著者名/発表者名: Taizo Maruyama, Takahiro Saitoh, Tinh Quoc Bui, and Sohichi Hirose
  • 学会等名: Proc. National Conference in Engineering Mechanics, Danang 2015
  • 発表場所: The University of Danang, Danang (Vietnam)
  • 年月日: 2015-08-03 – 2015-08-05
• [学会発表] A method for fracture simulation of concrete using an isotropic damage model (2015)
  • 著者名/発表者名: Kurumatani, M., Abe, S., Nemoto, Y., Soma, Y., Henmi, N.
  • 学会等名: 13th US National Congress on Computational Mechanics
  • 発表場所: San Diego (USA)
  • 年月日: 2015-07-26 – 2015-07-30
  • 国際学会
• [学会発表] Development of a Deterioration Evaluation Method for the ASR Damaged Concrete Foundation of a Steel Tower (2015)
  • 著者名/発表者名: Shinichiro Okazaki, Hiroki Kataoka, Manabu Matsushima
  • 学会等名: WCCM & APCOM 2016
  • 発表場所: ソウル(韓国)
  • 年月日: 2015-07-24 – 2015-07-29
  • 国際学会
• [学会発表] Fast multipole boundary element method for elastic wave scattering in 2-D anisotropic solids (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Saitoh, M. Shimoda, A. Furukawa and S. Hirose
  • 学会等名: 6th International Conference on Computational Methods
  • 発表場所: Pullman Hotel, Auckland (New Zealand)
  • 年月日: 2015-07-14 – 2015-07-17
  • 国際学会
• [学会発表] Two-dimensional analysis of sub-harmonic generation by closed cracks using time-domain boundary element method (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Maruyama, T. Saitoh and S. Hirose
  • 学会等名: 4th International Symposium on Laser Ultrasonics & Advanced Sensing
  • 発表場所: Northwestern University, Evanston (USA)
  • 年月日: 2015-06-29 – 2015-07-02
  • 国際学会
• [学会発表] 2次元時間領域境界要素法を用いた閉口き裂による分調波励起シミュレーション (2015)
  • 著者名/発表者名: 丸山泰蔵，斎藤隆泰，廣瀬壮一
  • 学会等名: 第20回計算工学講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場 (茨城県つくば市)
  • 年月日: 2015-06-08 – 2015-06-10
• [学会発表] 時間領域境界要素法を用いた2次元分調波励起シミュレーション (2015)
  • 著者名/発表者名: 丸山泰蔵, 斎藤隆泰, 廣瀬壮一
  • 学会等名: 平成27年度非破壊検査総合シンポジウム
  • 発表場所: 日本非破壊検査協会亀戸センター(東京都)
  • 年月日: 2015-06-02 – 2015-06-03
• [学会発表] Non-linear ultrasonic test for fiber-reinforced concrete using 3rd harmonic generation (2015)
  • 著者名/発表者名: Jason Maximino ONGPENG, Andres Winston ORETA, Sohichi HIROSE
  • 学会等名: Proc. IABSE Conference, Nara 2015
  • 発表場所: Nara Kasugano International Forum (奈良県奈良市)
  • 年月日: 2015-05-13 – 2015-05-15
  • 国際学会
• [備考] 科学研究費補助金基盤研究(A)H24年度-H27年度
  • URL: http://www.cv.titech.ac.jp/~hiro-lab/study/jsps_grant/kakenA_H24.htm