衝撃加振機による道路橋動特性の高精度推定システムの開発

本研究開発の目的は、構造物の振動特性を迅速にかつ、高精度に測定するための衝撃加振機の試作と、動的パラメータを推定するシステムの開発である。衝撃加振機は、手で動かすことのできるハンマーにロードセルを取付たものとした。構造物とハンマーの間にプラスティック、硬質ゴム、軟質ゴムを介在させて、構造物に作用する衝撃力の特性を調べた。このような考案の結果、実用できる衝撃加振ハンマーを試作することができた。振動特性推定のためのシステムの開発では、データ処理と雑音除去対策のためのプログラム、周波数領域多自由度曲線適合法のプログラム及びプロニーの方法による時間領域における推定プログラムを作成した。データ処理と雑音除去では、いくつかの新しい工夫をしており、特に加速度波形から速度波形への変換は、安定した処理ができる。周波数領域法では、数値的に安定した最適手法を採用しており、従来の手法と比べて強力なアルゴリを作成した。時間領域法でも、モデル次数を決める手順を開発した。これらの一連のプログラムは、YHP300のパーソナルコンピュータに組み込んであり、測定データを入力すると、処理内容が画像的に表現できるシステムとして完成させた。これら一連のシステムの有効性と信頼性を評価するために、動的特性推定法については、実橋をモデル化した有限要素法に基づく衝撃加振シミュレータにより評価した。実橋実験では衝撃加振応答に付加した雑音が、パラメータ推定精度を劣化させる。本推定アルゴリズムでは、SN比20%の場合でも、高い精度の推定が可能であることが確認できた。システム全体の性能については、鉄筋コンクリート床板の実験より検討した。実験結果については学会報告を行っているが、従来の測定法に比べて、高い精度の推定が可能である。

本研究開発の目的は、構造物の振動特性を迅速にかつ、高精度に測定するための衝撃加振機の試作と、動的パラメータを推定するシステムの開発である。衝撃加振機は、手で動かすことのできるハンマーにロードセルを取付たものとした。構造物とハンマーの間にプラスティック、硬質ゴム、軟質ゴムを介在させて、構造物に作用する衝撃力の特性を調べた。このような考案の結果、実用できる衝撃加振ハンマーを試作することができた。振動特性推定のためのシステムの開発では、データ処理と雑音除去対策のためのプログラム、周波数領域多自由度曲線適合法のプログラム及びプロニーの方法による時間領域における推定プログラムを作成した。データ処理と雑音除去では、いくつかの新しい工夫をしており、特に加速度波形から速度波形への変換は、安定した処理ができる。周波数領域法では、数値的に安定した最適手法を採用しており、従来の手法と比べて強力なアルゴリを作成した。時間領域法でも、モデル次数を決める手順を開発した。これらの一連のプログラムは、YHP300のパーソナルコンピュータに組み込んであり、測定データを入力すると、処理内容が画像的に表現できるシステムとして完成させた。これら一連のシステムの有効性と信頼性を評価するために、動的特性推定法については、実橋をモデル化した有限要素法に基づく衝撃加振シミュレータにより評価した。実橋実験では衝撃加振応答に付加した雑音が、パラメータ推定精度を劣化させる。本推定アルゴリズムでは、SN比20%の場合でも、高い精度の推定が可能であることが確認できた。システム全体の性能については、鉄筋コンクリート床板の実験より検討した。実験結果については学会報告を行っているが、従来の測定法に比べて、高い精度の推定が可能である。