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2016 年度 実績報告書

ピエゾケ-ブルを用いた構造物簡易スマ-トセンサシステムの研究

研究課題

研究課題/領域番号 25242033
研究機関秋田県立大学

研究代表者

下井 信浩  秋田県立大学, システム科学技術学部, 教授 (10300542)

研究分担者 間所 洋和  秋田県立大学, システム科学技術学部, 准教授 (10373218)
青木 義男  日本大学, 理工学部, 教授 (30184047)
CUADRA CARLOS  秋田県立大学, システム科学技術学部, 准教授 (30302194)
西田 哲也  秋田県立大学, システム科学技術学部, 教授 (40315627)
研究期間 (年度) 2013-10-21 – 2017-03-31
キーワード加速度計 / ピエゾ振動センサ / 微動振動 / ヘルスモニタリング
研究実績の概要

橋梁の床版における加速度計のFFT処理結果とピエゾ振動センサ出力のFFT処理結果から求めた固有振動数は,センサ番号1~4において加速度計が3.4~3.8Hzであり,ピエゾ振動センサが3.3~3.8Hzであった.両センサの測定値がほぼ同じであることからも,簡易計測システムの有効性が認められる.また,検証のために実施した微動振動計を用いた橋梁上部における計測結果においても固有振動数の測定結果は3.61Hzであったことから有効性が検証されていると思われる.構造力学の簡易計算式を用いた設計数値による固有振動数の計算値は3.1Hzであり,死荷重による最大撓み量の計算値は約3.28cmになった.また,この計算から得られた最大撓み量を用いた別の簡易計算式で固有振動数を求めると約2.8Hzの参考値を得た.更に,FEM解析では3.36Hzが得られている.これらの計算結果をセンサ番号7の加速度計実測値からFFT処理で求めた固有振動数の平均約3.55Hz と比較するとFEM解析値や簡易計算値の近傍であることからも,本センサの信頼性が得られたと思われる.簡易計算値と実測値が近似した固有振動数の数値を示したことから,本計測システムを用いて得られた固有振動数を計測データして蓄積することにより,センサの出力値から直接簡易計算式を構築して荷重による変形時の撓み量を求められることも有効であると思われる.加速度計を用いた現状の計測システムと本計測システムを比較すると,計測時にセンサ電源を必要としないことやデータ送信がコードレスである利便性とシステム価格を1/7に抑えられる等,他のシステムと比較して本システムの優位性が認められたと考える.以上の点から本システムは,長期的な計測を実施することによる固有振動数の変化や構造物の異常な変形状況を定量的に測定し,橋梁全体の健全性を推測することが可能であると検証された.

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Comparison of Displacement Measurements in Exposed Type Column Base Using Piezoelectric Dynamic Sensors and Static Sensors2016

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiro Shimoi, Tetsuya Nishida, Akihiko Obata, Kazuhisa Nakasho, Hirokazu Madokoro, Carlos Cuadra,
    • 雑誌名

      American Journal of Remote Sensing

      巻: vol.4、issue 5 ページ: 23-32

    • DOI

      10.11648/j.ajrs.20160405.11

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Comparison of FEM Analysis and Actual Measurement for Destruction of Brick Masonry Specimen Using a Piezoelectric Limit Sensor2016

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiro SHIMOI, Carlos CUADRA, Kazuhisa NAKASHO and Takuya SASAKI,
    • 雑誌名

      International Journal of Science and Engineering Investigations

      巻: vol.5, issue 55 ページ: 61-66

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Dynamic Characteristics of a Bridge Estimated With New Bolt-type Sensor, Ambient Vibration Measurements And Finite Element Analysis2016

    • 著者名/発表者名
      C.CUADRA, N.SHIMOI & M.SAIJO
    • 雑誌名

      International journal of Safety and Security Engineering.

      巻: Vol.6, Issue 1 ページ: .40-52

    • DOI

      10.2495/SAFE-V6-NI-40-52

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comparison of Piezoelectric Limit Sensors with FEM Analysis Results of Compression Failure of Brick Masonry Specimens2016

    • 著者名/発表者名
      Takuya Sasaki, Calros Cuadra, Hirokazu Madokoro, Kazuhisa Nakashoi and Nobuhiro Shimoi
    • 雑誌名

      16th International Conference on Control, Automation and Systems (ICCAS)

      巻: WA06-1 ページ: 1197-1201

    • DOI

      10.1109/ICCAS.2016.7832466

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Comparison of Piezoelectric Limit Sensors with FEM Analysis Results of Compression Failure of Brick Masonry Specimens2016

    • 著者名/発表者名
      Takuya Sasaki, Calros Cuadra, Hirokazu Madokoro, Kazuhisa Nakasho and Nobuhiro Shimoi
    • 学会等名
      16th International Conference on Control, Automation and Systems (ICCAS)
    • 発表場所
      Gyeongju, Korea
    • 年月日
      2016-10-16 – 2016-10-19
    • 国際学会
  • [学会発表] ピエゾ極限センサを用いた煉瓦組積壁の圧縮破壊とFEM解析の比較2016

    • 著者名/発表者名
      佐々木拓哉, Cuadra Carlos, 西村旭正, 石井雅樹, 下井信浩
    • 学会等名
      日本機械学会2016年度年次大会,
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス
    • 年月日
      2016-09-11 – 2016-09-14
  • [学会発表] 組積煉瓦壁の圧縮破壊試験とFEM解析による簡易ピエゾ計測センサの性能評価2016

    • 著者名/発表者名
      佐々木拓哉, Carlos Cuadra, 間所洋和, 中正和久, 下井信浩
    • 学会等名
      計測自動制御学会東北支部第303回研究集会
    • 発表場所
      秋田県立大学
    • 年月日
      2016-07-15 – 2016-07-15
  • [産業財産権] リミット型変位検出装置及び構造物等の健全性モニタリングシステム2016

    • 発明者名
      下井信浩
    • 権利者名
      下井信浩
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2016-134129
    • 出願年月日
      2016-07-06

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公開日: 2018-01-16  

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