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．

评估机器和结构的健全性是实现可持续社会的非常重要的技术问题。在2021年，我们建立了一种评估每一层声音的方法，当特定层被夸大时，通过测量每个层的响应来靶向分层结构（例如高层建筑物）。这个概念的关键是，通过将特定层的响应视为输入，可以仅使用上面的图层的特征值来配方FRF。使用数值模拟验证了所提出的方法，并获得了良好的诊断结果。目前，还考虑了实际测量数据中包含的噪声的影响。在2022年，我们通过实验验证了三层结构上的构造方法。有必要构建一个数学模型，该模型可以重现对象的正常振动特征，但是不可能构建一个数学模型，该数学模型由于非线性而无法对其进行完全复制。因此，我们提出了一种方法，当使用正常时间和数学模型中的实际数据比率发生异常时，从实际数据中估算数据模型中的数据，当我们使用这种方法进行了声音评估时，我们获得了良好的诊断结果。这些结果汇编成学术论文中，并发表在论文集中。此外，已经创建了新的诊断方法。该技术涉及通过已知的激发力定期激发结构并测量响应。当发生异常并发生结构的特征时，响应的幅度会发生变化，但关键点是这被认为是由于作用于正常结构的虚拟外力以及响应的大小变化。使用数值模拟验证了所提出方法的有效性，并获得了良好的结果。已经制造了一种新的五层结构，目前正在实验中进行测试。我们还构建了一种识别不规则激发力的方法，这对于使用恒定的微振动实现合理性评估是必不可少的。使用数值模拟验证了该方法，并找到了良好的识别结果。此外，通过实验验证它可以确认适用性，因此已将其编译成学术论文。