| 研究課題/領域番号 |
24K00973
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| 研究機関 | 関東学院大学 |
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研究代表者 |
北原 武嗣 関東学院大学, 理工学部, 教授 (00331992)
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| 研究分担者 |
梶田 幸秀 九州大学, 工学研究院, 准教授 (10403940)
鳥澤 一晃 関東学院大学, 理工学部, 教授 (80416734)
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| 研究期間 (年度) |
2024-04-01 – 2027-03-31
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| キーワード | 高粘度流体ゴム支承 / 天然ゴム / 水溶き片栗粉 / エネルギー吸収 / Extended Bouc-Wen モデル / 被害予測 |
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| 研究実績の概要 |
＜高粘度流体ゴム支承の耐荷性能確認実験および復元力特性の数値モデル作成＞高粘度流体ゴム支承の耐荷性能を確認するため，天然ゴム支承模型に，孔を空け，水溶き片栗粉（ダイラタント流体）を封入したもの，グリースを封入したもの，中空のアルミ管を封入したもので一定振幅の正負交番載荷実験を実施した。その結果，中空のアルミ管を封入したものでは，明確なエネルギー吸収が見られたが，水溶き片栗粉，グリースの場合は，エネルギー吸収はほとんど確認されなかった。また水溶き片栗粉の流動に伴い，他の物体との摩擦力を発生させるため，直径3mmの鉄球を孔に混入させた実験も実施したが，エネルギー吸収は若干増える程度で，明確なエネルギー吸収は確認できなかった。これらは，ゴムと高粘度流体との間に摩擦力がほとんど発生しなかったためと考えられる。
耐火性能確認実験から，復元力特性の数値モデル作成まで実施する前段階として，Extended Bouc-Wen モデルのMATLABコードを作成した。高粘度流体ゴム支承の復元力特性に関しては，上記のとおり，実験において十分なエネルギー吸収が確認できなかったため，数値モデルの構築には至らなかった。
＜実現象に即した地震動の設定＞実現象に即した地震動の設定に向け，過去に実施した地震動モデルの整理を行った。，さらに，地震時における道路施設の機能支障を機械学習により予測するモデルについて検討した。また、令和6年能登半島地震で発生した道路施設の被害とその復旧状況について情報収集を行うため、2024年7月と10月に現地調査を実施した。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
3: やや遅れている
理由
＜高粘度流体ゴム支承の耐荷性能確認実験および復元力特性の数値モデル作成＞正負交番載荷実験そのものは実施できる環境を整え，すでに種々のケースで実験を実施しているが，鉛プラグ入り積層ゴム支承と同等のエネルギー吸収を確保するためには，中空アルミ管を封入した場合のみしか成功していない。当初の目的である，自然由来の材料を用い，SDGsを視野に入れた新しい高減衰ゴム支承を開発するために，もう少し，工夫が必要だということが分かり，2025年度もさらなる実験を予定している状況であるため。
また，この実験結果を踏まえて復元力特性の数値モデル作成も軌道に乗せるよう進捗を図る予定である。
＜実現象に即した地震動の設定＞実地震被害の調査およびその機械学習による予測モデルの検討も進め，こちらの課題はおおむね計画通りと考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
＜高粘度流体ゴム支承の耐荷性能確認実験および復元力特性の数値モデル作成＞水溶き片栗粉やグリースの場合，水溶き片栗粉，グリースはゴム支承に空けた孔の側面との摩擦だけではほとんどエネルギー吸収できないことが明らかになったため，エネルギーを吸収できるような仕掛けを考え，正負交番載荷実験を実施すると共に，中空のアルミ管では，明確なエネルギー吸収を示したため，中空アルミ管の厚さをパラメータとした実験を行い，復元力特性を作成する際の資料とすることを目指したい。
さらに，これまで検討したExtended Bouc-Wen モデルを参考に，より実験結果を忠実に再現可能な復元力特性を，ベイズ推定や機械学習を用いて数値モデルを構築することを目指していく。
＜実現象に即した地震動の設定＞引き続き，計画通りに推進していく予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
2024年夏の実験結果に基づき，水溶き片栗粉，グリースの流動に伴う摩擦力を増加させるには，ゴム支承供試体の形状変更を実施した方がよいと考えた。そのため，2025年1月には供試体の孔の数を1孔から2孔にした実験も実施したが，さらなる形状変更も必要となった。再度の形状変更の供試体について，その製作が2024年度内に間に合わなかったため，2025年度も追加実験を行うこととした。ゴム支承供試体作成費（1体あたり20万円程度は必要）や実験消耗品などとして，結果として100万円を繰り越した。これ以外にも，復元力特性の数値モデル作成が後倒しとなったため，30万円強を繰り越した。今年度，数値モデル作成に伴う必要経費に充てる予定である。
また，実験供試体に与える変位載荷速度向上のため，油圧ジャッキ本体のオーバーホールと油圧ジャッキの油圧制御システム更新を実施した。見積書品目に油圧ジャッキのオーバーホールとのみ記載されたため，実際には制御システム更新も実施したにもかかわらず，オーバーホール（設備の維持）と九州大学事務にみなされ，「物品費」から「その他」に費目変更となった経費が発生したことを付記する。
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