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Structural health monitoring of layered structure by the frequency response functions of layers

通过层的频率响应函数对层状结构进行结构健康监测

基本信息

批准号：
21K03946
负责人：
河村庄造
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

機械や構造物の健全性評価は，持続可能社会の実現のために非常に重要な技術課題である．令和3年度は，階層構造物(高層ビルなど)を対象とし，特定の階層を加振した場合の各層の応答を測定して健全性評価を行う手法を構築した．具体的な考え方のポイントは，ある階層の応答を入力と見なすことにより，それより上の階層の特性値だけでFRFが定式化できることである．提案した手法を数値シミュレーションで検証したところ，良好な診断結果が得られた．このとき，実際の測定データに含まれるノイズの影響も考慮した．令和4年度は，構築した手法を三層構造物に対して実験的に検証した．対象物の正常時の振動特性を再現できる数学モデルを構築する必要があるが，モデル化ができない非線形性などがあって完全に再現できる数学モデルを構築することはできない．そこで，正常時の実測データと数学モデルのデータの比率を用いて，異常発生時の実測データから数学モデルでのデータを推定する手法を提案し，その手法を用いて健全性評価を行ったところ，良好な診断結果が得られた．これらの成果を学術論文にまとめ，論文集に掲載された．さらに新しい診断手法を構築した．その手法は，まず定期的に構造物を既知の励振力で加振し，応答を測定する．異常が発生して構造物の特性が変化すると応答の大きさが変化するが，それを，正常な構造物に仮想外力が作用して応答の大きさが変化したと考える点がポイントである．そして提案手法の妥当性を数値シミュレーションで検証したところ，良好な結果が得られた．そして新しく五層の階層構造物を製作し，実験的に検証中である．また常時微振動を利用した健全性評価を実現するために必要な，不規則励振力の同定法を構築した．その手法を数値シミュレーションで検証したところ，良好な同定結果が得られた．さらに実験的に検証し，適用性も確認できたので，学術論文にまとめている．

A very important technical issue is the evaluation of the soundness of mechanical structures and the realization of sustainable social development. In the third year, the hierarchical structure (high-level) was constructed by the method of measuring the soundness of each layer under the condition of specific layer vibration. The specific test method is to determine the input value of the hierarchy and the characteristic value of the hierarchy. The number of patients diagnosed by this method was significantly lower than that of the control group. The effect of this method on the measurement of the temperature and humidity is considered. In 2004, the construction method of the three-layer structure was verified. The vibration characteristics of an object under normal conditions are reproduced. Mathematical model is constructed. It is necessary to construct mathematical model. Mathematical model is constructed. In addition, the ratio of the measured data to the mathematical data is used in the normal state, and the method for estimating the measured data to the mathematical data is proposed in the abnormal state. The method for evaluating the health is used in the normal state, and the good diagnosis result is obtained. The results of this paper are published in the collection of papers. A new diagnostic technique was constructed. The method is to determine the excitation force of the periodic structure. The characteristics of abnormal structures are changed, and the external force is expected to act on the abnormal structures. The appropriateness of the proposed method is discussed in detail below. The new five-layer structure was fabricated, and the new five-layer structure was fabricated. A method of determining the random excitation force is necessary to evaluate the soundness of the vibration. The number of methods used to determine the results of the test is good. This paper is intended to examine and verify the applicability of the project.