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

基本信息

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

项目摘要

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，我们将开发一种新的损伤检测技术，通过构建可以表达梁旋转的鱼骨模型的逆分析方法，并将其与已经开发的逆分析方法相结合，可以将梁刚度表达为时间历史。分析方法。我们将通过将其应用于通过振动实验获得的结构的地震响应来验证这种新的损伤检测技术的有效性。此外，由于不需要布线的无线传感器未来有望积极应用于结构监测，我们还将研究它们对无线传感器测量的地震响应的适应性。研究实施计划中，第一年和第二年为基础技术开发和验证期，构建线性和非线性结构的鱼骨反分析方法，开发损伤检测技术。此外，我们还将通过基本的振动测试来进行损伤检测技术的基本验证。将第三年和第四年定位为应用于实际结构和精度验证的时期，我们将在东北大学对更真实的测试样本进行振动台实验，并从实验数据中评估损伤检测技术的准确性。在2021财年的第一年，为了建立线性结构的鱼骨逆分析方法，我们构建了一个程序，通过对鱼骨模型正向分析获得的数据进行逆分析来计算刚度和阻尼的时间历程。我们还构建了一种逆分析算法，可以与 SPLiTS（一种已经开发的逆分析方法）结合使用。此外，已经开发的逆分析方法SPLiTS以前使用位移数据，但为了将其纳入本研究中，我们提高了可以使用加速度数据执行的算法的复杂性。关于使用无线传感器的测量，为了测量结构的旋转角度，将于2022年使用国立地球科学与防灾研究所拥有的振动试验机进行实验，并使用东北大学的振动台进行实验。我们决定在2021年继续进行测试样本的检查和实验计划。