奈良女子大学、コンクリートから成る立体構造物の内部状況の推定に 「MSC Apex」「MSC Nastran」「Actran PLTViewer」を活用

16 1月 2023

HexagonのManufacturing Intelligence division(東京都千代田区、代表取締役社長:今野ソックス真生)は、奈良女子大学 大学院(奈良県奈良市、学長:今岡 春樹)が、空間周波数と畳み込みオートエンコーダによる立体構造物の内部状況の推定に「MSC Apex」、「MSC Nastran」および「Actran PLTViewer」を活用していると発表しました。

国内におけるコンクリートから成る社会インフラの多くは高度経済成長期に新設され、50年が経過しようとするなか、それらの高経年化に伴う劣化が懸念されており、社会インフラ保守の為定期的な点検が義務付けられています。
従来の打音法に代わる新たな点検法として、レーザーを用いてコンクリートを叩き、反射音を聞くことで内部の空隙の有無を調査可能とする「レーザー打音法」の開発が進められていますが、表面から見て内部欠陥がどの位置にあるかの判断しかできません。

奈良女子大学では、修繕の利便性を高めるため、欠陥の数・形・座標の立体的情報の取得を目指す研究を行なっています。情報取得には空間周波数と多層畳み込みオートエンコーダを用います。

空間周波数の取得には、「MSC Apex」、「MSC Nastran」および「Actran PLTViewer」を使用しました。
「MSC Apex」により、コンクリート供試体の3Dモデルを作成して欠陥をランダムに挿入し、50Hz一定のレーザー荷重のシミュレーションを設定します。レーザー荷重によって引き起る反射音のデータを基に、構造解析ソフトウェア「MSC Nastran」で周波数応答解析を行い、さらに、周波数応答のファイル出力およびデータの可視化に、汎用音響解析ソフトウェア「Actran PLTViewer」を用いました。データはCSV形式で保存し、多層畳み込みオートエンコーダに用いる空間周波数のデータ作成を容易にしました。

MSC Apexでコンクリートモデルを作成している様子
MSC Apexでコンクリートモデルを作成している様子
解析結果データの可視化
解析結果データの可視化

(左)教師データと(右)推定結果の比較
(左)教師データと(右)推定結果の比較

奈良女子大学 大学院 人間文化総合科学研究科 情報衣環境学専攻の勝島 理湖 氏は次のように述べています。
「使用しているソフトウェア3点は、全て自動化が可能です。今回の研究ではデータの数が多く必要で、1つ1つ手作業で作成すると手間がかかってしまいます。しかし、自動化が可能になったことで、データを効率よく作成することができました。
最後に、実験結果より、作成した空間周波数データを多層畳み込みオートエンコーダに使用し、立体構造物の内部状況のおおまかな推定が可能であると判明しました。今後は、複雑な形状の推定が可能か検討するため、再度データを作成しようと考えています。」

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Noriko Akimoto
Marketing & Communication Marketing Dept. Japan region
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