Development of damage evaluation system under the cumulative disturbances using mechanoluminescence material

利用力致发光材料开发累积扰动下的损伤评估系统

基本信息

批准号：
20K05036
负责人：
宮川睦巳
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Maebashi Institute of Technology (2022)Tokyo Metropolitan College of Industrial Technology (2020-2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

高度経済成長期以降に膨大に敷設されたコンクリート構造物を主とする現在のインフラ設備は，老朽化や大型台風などの自然災害の増加によって，同時多発的に異常な外力に曝されており問題視されている．そのような被災構造物の深刻な損傷を災害直後に短時間で把握し，健全性を評価することは都市機能を維持するうえで急務な課題である．しかしながら，災害直後に構造物に累積した外力の程度を一挙に把握することは困難である．ここで求められているのは，受けた累積外力の程度を迅速かつ簡易的に測定し，構造物に加わるエネルギーと損傷の関係性を即時に評価することにある．このため，膨大な数のコンクリート構造物のレジリエンス強化に貢献するような評価方法を確立し，新たな防災技術を開発することが望まれている．この目的のため，本研究では引張・圧縮などの機械的外力を加えることで生じた応力集中により発光する性質を持つ応力発光体(Mechanoluminescence以降，MLと称す)を用いことで，構造物が受ける累積外力を簡易的かつ広範囲に測定し，構造物の損傷度を評価するための手法の開発を目指したものである．これによりインフラ設備の長寿命化やLCC（Life CycleCost）抑制に貢献ができると考える．前年度までの課題として，①実験のデータ不足と②動画データから応力発光エネルギー算出のシステム化があげられた．①について，東京都立産業技術高等専門学校，群馬工業高等専門学校にて共同実験を進めることで十分な実験データを取得することができている．②について，従来では複数の解析ソフトを駆使しながら何段階もの手順を踏んでいたため煩雑であった．このため，LabVIEWを用いた解析ソフトを開発（以降，MLAnalyzerと称す）することで，大幅な時間短縮と信頼性の向上を図ることができた．また，これらの得られた成果を学会にて発表した．

当前的基础设施以经济高增长期后大量建设的混凝土结构为主，由于老化和自然灾害频发等原因，多次受到非正常外力的作用。正在关注大型台风。灾难发生后，迫切需要了解此类结构的严重受损情况并评估其健康状况，以维持城市功能。然而，灾难发生后，很难立即掌握建筑物上积累的外力的程度。这里需要的是快速、轻松地测量所受到的累积外力的程度，并立即评估施加到结构上的能量与损坏之间的关系。因此，需要建立有助于增强大量混凝土结构抗灾能力并开发新的防灾技术的评估方法。为此，本研究采用应力激发发光材料（以下简称ML），通过施加拉伸或压缩等机械外力引起应力集中而发光，目的是开发一种简单且广泛的方法。测量累积外力并评估结构的损坏程度。我们相信这将有助于延长基础设施设备的使用寿命并降低LCC（生命周期成本）。直到去年才提出的问题是（1）缺乏实验数据和（2）根据视频数据计算应力诱导发光能量的系统化。关于①，我们通过东京都产业技术大学和群马国立工业大学的联合实验，获得了足够的实验数据。对于②，传统方法由于使用多种分析软件并采取多个步骤而变得复杂。因此，通过使用LabVIEW开发分析软件（以下简称MLAnalyzer），我们能够显着减少时间并提高可靠性。我们还在学术会议上展示了这些结果。