大規模構造系の動的応答解析と異常診断に関する研究

本研究では,システムの異常を早期に検知し,万一事故が発生した場合でもシステムの応答を正確に把握し被害の拡大防止を行うシステムの開発を目的としている.昨年度は事故発生時の応答解析システムの開発を行い,構造物の制振のために取り付けられる様々な非線形要素について応答シミュレーションを行った.本年度は,この応答解析システムの改良を図り,カーディナルBスプライン関数を利用した新たな逐次積分法を提案し,その有効性を確認した.具体的な内容を以下に示す.1. 区分的に連続な関数であるカーディナルBスプラインの線形結合により応答変位を仮定し,その線形結合の係数を逐次的に求めることで,時刻歴応答を得る逐次積分法を提案した.この手法は用いるカーディナルBスプラインの種類により様々な逐次積分法を定式化でき,その中にはNewmark-β法やWilson-θ法など従来の陰解法と物理的に等価なものも含まれる.すなわち,提案した手法は従来の陰解法を一般化したものであり,目的に応じた種類の逐次積分を選択できる汎用性に富んだ手法であることが明らかになった.2. 提案した手法は,従来の陰解法と比較して計算手順が非常に簡潔に表されるため,計算速度を大きく向上することができた.3. 不連続性をもつ非線形系の解析では,カーディナルBスプラインの特徴であるトゥースケール関係を利用して,応答が不連続点を通過する位置を近似的に非常に簡単に求めうることを明らかにした.これにより逐次積分の発散を防ぎ,計算精度の向上にも大きく寄与することを示した.

本研究では,システムの異常を早期に検知し,万一事故が発生した場合でもシステムの応答を正確に把握し被害の拡大防止を行うシステムの開発を目的としている.昨年度は事故発生時の応答解析システムの開発を行い,構造物の制振のために取り付けられる様々な非線形要素について応答シミュレーションを行った.本年度は,この応答解析システムの改良を図り,カーディナルBスプライン関数を利用した新たな逐次積分法を提案し,その有効性を確認した.具体的な内容を以下に示す.1. 区分的に連続な関数であるカーディナルBスプラインの線形結合により応答変位を仮定し,その線形結合の係数を逐次的に求めることで,時刻歴応答を得る逐次積分法を提案した.この手法は用いるカーディナルBスプラインの種類により様々な逐次積分法を定式化でき,その中にはNewmark-β法やWilson-θ法など従来の陰解法と物理的に等価なものも含まれる.すなわち,提案した手法は従来の陰解法を一般化したものであり,目的に応じた種類の逐次積分を選択できる汎用性に富んだ手法であることが明らかになった.2. 提案した手法は,従来の陰解法と比較して計算手順が非常に簡潔に表されるため,計算速度を大きく向上することができた.3. 不連続性をもつ非線形系の解析では,カーディナルBスプラインの特徴であるトゥースケール関係を利用して,応答が不連続点を通過する位置を近似的に非常に簡単に求めうることを明らかにした.これにより逐次積分の発散を防ぎ,計算精度の向上にも大きく寄与することを示した.