| 研究課題/領域番号 |
25820200
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
山本 亨輔 筑波大学, システム情報系, 助教 (80635392)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | SSMA / VBIシステム / FEM |
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| 研究実績の概要 |
走行車両に搭載した加速度センサの応答値およびGPSデータから、SSMA（空間特異モード角）を求め、SSMAがトラス橋の斜材破断に対してどのように応答するかを数値シミュレーションにより求めた。数値シミュレーションにあたっては、三次元有限要素法に基づいた車両－橋梁相互作用システムの数値解析コードを独自に作成し、車両の走行速度、重量、部材の破断位置、路面凹凸の特性などを変化させながら、それぞれのパラメータが損傷検知に及ぼす影響を考察した。結果、車両走行側のトラス部材の損傷は、SSMAの感度が高いことが分かり、車両応答分析の有効性が改めて確認された。ただし、SSMAのメカニズムは解明されておらず、損傷感度もトラス部材の破断位置によって変化するため、さらなる検証が必要である。また、SSMAは路面凹凸の変化に対する感度も高く、路面凹凸の変化がSSMAに及ぼす影響についても今後、検証が必要である。これまでに実施された模型実験や実橋梁での車両走行実験のデータと比較すると、数値シミュレーションにより得られるSSMAのばらつき特性は、実験データとは異なっているように見受けられる。最終年度は、SSMAの損傷変化メカニズムを統計データに基づいたアプローチにより解明することに取り組むとともに、最大の課題である路面凹凸の変化と橋梁構造物の構造パラメータの変化を識別する方法の開発を検討する。検討に先立ち、路面凹凸は同じでも舗装の内部で損傷が進展している状況にSSMAがどのように反応するかを調査する予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究は，橋梁損傷検知のためのVRA（Vehicle Response Analysis 車両応答分析）手法をモード解析理論に基づいた空間分析的アプローチにより理論化し，実車走行実験により検証しよう
とするものである．この2年間の研究の中で、SSMA（Spatial Singular Mode Angle 空間特異モード角）を提案し、実車両走行実験により得られたデータの分析を進めるとともに、模型を用いた繰り返し走行実験のデータを用いて、SSMAの損傷反応メカニズムを統計的アプローチによる明らかにすることが出来た。加えて、独自の三次元有限要素プログラムを作成し、車両と橋梁の相互作用をシミュレートすることで、各種パラメータが及ぼす影響も明らかにすることが出来た。現在、これらの成果を学術論文に投稿する準備を進めているところである。
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| 今後の研究の推進方策 |
この2年間で、トラス橋梁の斜材破断前後で、実際に車両を走行させた時の実車両振動データ、模型実験によるデータおよび数値シミュレーションの結果を用いて、SSMAへの影響因子を明らかにするための解析コードおよび統計的実験データを揃えることが出来た。今後、これらのリソースを活用して研究の進展が期待できる。また、舗装損傷の進展を再現することで、路面凹凸の影響を識別したり、環境因子（気温、湿度、降雨、積雪）の影響を検証して、より精度と実現性の高い手法へと発展させる必要がある。最終年度は、舗装劣化の影響を数値シミュレーション上で再現し、識別方法を検証する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
MEMSセンサの開発を行ったことで、センサ購入費用を抑えることが出来た。また、模型実験および数値シミュレーションについても費用の抑制に成功した。
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| 次年度使用額の使用計画 |
本研究課題について、実験および数値シミュレーションに基づいた多くの知見を得ることが出来た。これらの研究成果を多く学術論文および学会で広く発信する予定で、そのための論文投稿料および旅費に充てる予定である。
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| 備考 |
研究業績に関するページ。
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