仮想構造実験施設の試作と構造実験体感度分析

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構造・材料実験はものづくりを理解して建設実践で働こうという学生を養成する上で不可欠であるのに,それを支える人的基盤や物的基盤が弱ってきているというゆゆしき事態を打ち破ることを命題に,本研究では,学生は実際の実験場にはいないけれども,別の場所から構造実験に参加し,さらに実際の載荷・加力に直接従事できるという「仮想構造実験施設」を試作する.遠隔地にいながらも学生達に臨場感を与える「仮想構造実験施設」では,視聴覚に加えて触覚にも訴える必要があるとの認識から,学生達が集う「仮想実験場」に「仮想油圧ポンプ」を設置し,学生がこれを操作することによって,「現実実験場」にある試験体に力を加え,また仮想油圧ポンプの手押しレバーを押し込むときに必要な「人力」を通じて,「現実の実験場」で載荷中の試験体に作用している「力」を,汗をかかせつつ体感させるという工夫を施す.本年度は,「(1)従来から用いられてきた油圧ポンプを用いる,(2)その先に2つのチャンバーからなるアキュミュレータを設置する,(3)ポンプレバーを漕ぐことから1つのチャンバーに油を注入する,(4)もう一つのチャンバーには空気コンプレッサーを用いて圧縮空気を注入するが,その圧力を現実実験場から送られてくる試験体の荷重値に比例するように調節する」という仕組みを持ったシステムについて,特にポンプレバーの力調節の感度を上げる改良を実施し,その効果を,鉄骨骨組に対する実際の載荷実験と,それを模擬した仮想実験を直接比較することから検証した.また事前に得たビデオ(画像)情報とそれぞれの画面における力情報とをセットにしたファイルを参照しつつ,ポンプレバーを押し込むことによって画像情報を動かし,その画像に対応する反力をレバーから感じるという,簡易版(実際の実験を省略)仮想実験場も試作した.