Development of a seismic response inverse method based on fish-bone model to estimate damage and physical parameters in buildings

开发基于鱼骨模型的地震响应反演方法来估计建筑物的损坏和物理参数

• 批准号: 21H01484
• 负责人: 梶原 浩一
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01484/
• 关键词: 魚骨モデル; 逆解析; 時刻歴データ; 動特性; ジャイロセンサ; 構造モニタリング; 非線型; 時刻歴応答; 振動実験; 魚骨モデル; 逆解析; 時刻歴データ; 動特性; ジャイロセンサ; 構造モニタリング; 非線型; 時刻歴応答; 振動実験

本研究では、梁の回転を表現できる魚骨モデルの逆解析手法を構築し、既開発の逆解析手法と組み合わせることで、梁剛性を時刻歴で表現できる新たな損傷検知技術を開発する。この新しい損傷検知技術を、振動実験から得られる構造物の地震応答に適用することで，その有効性を検証する。さらに、今後の構造モニタリングには、配線を伴わない無線センサーの積極的な応用が期待されるため、無線センサーで計測された地震応答への適応性も検討する。研究実施計画では、1，2年目を基礎技術開発・検証期として、線形・非線形構造物を対象とした魚骨逆解析手法を構築し、損傷検知技術を開発する。加えて、基礎振動試験によって、損傷検知技術の基礎検証を行う。3，4年目を実構造物への応用・精度検証期として位置付け、より現実味のある試験体を対象に、東北大学において振動台実験を実施し、その実験データから損傷検知技術の精度を評価する。１年目の２０２１年度は、線形構造物を対象とした魚骨逆解析手法を構築するため、魚骨モデルの順解析によるデータから逆解析により剛性、減衰の時刻歴を求めるプログラムを構築した。また、既開発の逆解析手法であるSPLiTSと組み合わせる逆解析アルゴリズムも構築した。更に既開発の逆解析手法のSPLiTSについては、これまで変位データを使用していたが、本研究に組み込むことを意図して、加速度データにより行えるアルゴリズムの高度化を進めた。なお、無線センサーによる計測については、構造物の回転角を計測するため、防災科学技術研究所が有する振動試験機を用いた実験と，東北大学の振動台を用いた実験を２０２２年度に実施する予定とし、２０２１年度に試験体の検討と実験計画を進めた。

在这项研究中，我们将构建一种可以代表梁旋转的鱼骨模型的反分析方法，并通过将其与先前开发的反向分析方法结合起来，我们将开发一种新的损伤检测技术，该技术可以通过时间史表达光束刚度。这种新的损伤检测技术应用于从振动实验获得的结构的地震反应，并验证其有效性。此外，预计未来的结构监测将提供不涉及接线的无线传感器的主动应用，因此还将考虑通过无线传感器测量的地震反应的适应性。在研究实施计划中，第一年和第二年将是基本技术的开发和验证期，损伤检测技术将通过为线性和非线性结构构建鱼骨反向分析方法而开发。此外，通过基本振动测试对损伤检测技术进行了基本验证。第三年和第四年将被定位为验证实际结构的应用和准确性的时期，并将在Tohoku University进行更现实的标本进行摇桌实验，并将根据实验数据评估损伤检测技术的准确性。在2021财政年度的第一年，为了构建线性结构的鱼骨反向分析方法，构建了一个程序来计算刚度和阻尼的时间历史，并使用来自鱼骨模型正向分析的数据的逆分析进行了反向分析。我们还构建了一种结合分裂的反分析算法，这是一种已经开发的反向分析方法。此外，对于拆分，已经开发了一种反向分析方法，直到现在，位移数据已经用尽，但是为了将其纳入这项研究，我们在改善可以使用加速数据执行的算法方面取得了进步。关于使用无线传感器进行测量，为了测量结构的旋转角度，使用灾难预防科学技术研究所拥有的振动测试机以及使用Toohoku大学的摇桌进行实验，并将在2022年进行实验，并在2021年进行了测试样本和实验计划。