3次元フレーム構造物の波動伝播特性に関する研究; チモシェンコ梁理論の導入

宮崎 明美

構造工学論文集,B, 52B, p.119 - 124, 2006/03

構造物が衝撃的外力を受けたとき、構造物内部では応力波が発生し、接合部や境界における反射や透過を繰返しながら伝播する。この伝播現象を解明することは、いまだ未解明である構造物の接合部等におけるエネルギー逸散現象を解明するための有効な知見となることが期待される。従来の振動モデルでは質量が離散的に扱われているため、対象となる周波数範囲に上限が生じ、伝播現象を正確に表現することができない。一方、質量を連続的に扱った振動モデル(連続体モデル)は周波数範囲の制限がなく波動現象も扱えるため、慣性項の影響という観点からは振動・波動現象の忠実な再現が可能である。本研究では、原子力プラント全容の実運用時における動的現象シミュレーションシステム(3次元仮想振動台)の開発において、特に配管系構造物における応力波伝播現象及び減衰機構の解明を目的とする。著者らはこれまで、連続体モデルを基礎とする3次元フレーム構造物の波動伝播解析手法を開発してきた。本論文では、せん断変形が憂慮される配管系構造物に本手法を適用するためにチモシェンコ梁理論を導入し、梁のせん断波の伝播を厳密に扱える3次元フレーム要素の定式化を示す。また、チモシェンコ梁理論と従来梁理論を比較し、従来梁理論の適用範囲を明示し、本手法の有効性を述べる。

Present status on the development of a high-frame-rate neutron radiography system in JRR-3M

松林 政仁; 日引 俊*; 三島 嘉一郎*

Nondestructive Testing and Evaluation, 16(2-6), p.267 - 275, 2001/01

https://doi.org/10.1080/10589750108953082

JRR-3M熱中性子ラジオグラフィ装置は1991年以来熱水力、農学、医学、考古学等における研究領域で利用されてきた。報装置の有する高性能は毎秒30フレームの実時間撮像を実用的なものとしさらに、高速度カメラの利用により毎秒1,000フレームを超える撮像の可能性を実験上示唆した。実験の結果を受けて蛍光コンバータ、イメージインテンシファイア(II)及び高速度デジタルカメラを組み合わせた高速度中性子ラジオグラフィシステムの開発を行い、フルフレーム撮影時で毎秒4,500フレームの撮影が可能となった。システムの時間分解能向上にあたってはIIの光電面及び蛍光面材料の最適化のみならず蛍光コンバータの残光特性改善が重要であることからNiをキラー物質として微量添加したLiF:ZnS(Ag,Ni)コンバータを試作し紫外線励起による測定を行った。その結果、Niの微量添加により発光強度の低下は見られるものの残光特性の改善が確認された。

Visualization of simulated molten-fuel behavior in a pressure vessel lower head using high-frame-rate neutron radiography

中村 秀夫; 柴本 泰照; 安濃田 良成; 久木田 豊*; 三島 嘉一郎*; 日引 俊*

Nuclear Technology, 125(2), p.213 - 224, 1999/02

https://doi.org/10.13182/NT99-A2943

高温(≦773K)で液状の鉛ビスマス合金の水中あるいは空の模擬容器への落下挙動を、高速度撮像の中性子ラジオグラフィで観察した。高速ビデオカメラ、イメージインテンシフィヤ及びJRR-3Mの高速中性子ビームにより、溶融及び固化金属と水、沸騰による水蒸気との激しい相互作用を、最高500フレーム毎秒で明瞭に可視化した。さらに、金カドミニューム合金のトレーサー粒子を混入することで、水中に落下した溶融金属の流速分布計測をPIV法を用いて実施した。以上の結果から、本可視化手法が、金属/気相/液相混合物の、高速でかつ複雑な現象の観察に適用可能なことを示した。

Development of a high-frame-rate neutron radiography system in JRR-3M

松林 政仁; 日引 俊*; 三島 嘉一郎*

Proceedings of 6th World Conference on Neutron Radiography (WCNR6), p.261 - 268, 1999/00

JRR-3M熱中性子ラジオグラフィ装置は1991年以来これまで、熱水力、農学、医学、考古学等における研究領域で利用されてきた。本装置の有する高性能は毎秒30フレームの実時間撮像を実用的なものとしただけでなく、高速度カメラの利用により毎秒1,000フレームを超える撮像の可能性を実験上示唆した。実験の結果を受けて蛍光コンバータ、イメージインテンシファイア(II)及び高速度デジタルカメラを組み合わせた高速度中性子ラジオグラフィシステムの開発を行い、フルフレーム撮影時で毎秒4,500フレームの撮影が可能となった。システムの時間分解能向上にあたってはIIの光電面及び蛍光面材料の最適化のみならず蛍光コンバータの残光特性改善が重要であることからNiをキラー物質として微量添加したLiFiZnS(Ag,Ni)コンバータを試作し紫外線励起による測定を行った。その結果、Niの微量添加により発光強度の低下は見られるものの残光特性の改善が確認された。

A Lange aperture laser triggered intensified charge coupled device using second-harmonic laser light triggering

山内 俊彦; D.Dimock*

Review of Scientific Instruments, 68(6), p.2384 - 2386, 1997/06

https://doi.org/10.1063/1.1148132

ルビーレーザートムソン散乱装置に利用するために、我々はレーザーでトリガーするインテンシファイヤCCDカメラを開発した。それは80mmの大開口径、2段のイメージインテンシファイヤからなり、80nsのゲート幅を持つものである。このダイナミックレンジを改善するために、CCDを-30Cに冷却し、データはCCDから1秒かけてゆっくり読み出すようにした。1.110以上の消光比を得るために、第1段目のインテンシファイヤのズーム電極をゲートに決定した。印加電圧は約10KVでスパークギャップ間にレーザーを入射し短時間のゲートを行う。このスパークギャップのゲート動作の安定性は、基本レーザー光の2倍高周波を使うことで非常に改善された。

Application of high-frame-rate neutron radiography with a steady thermal neutron beam to two-phase flow measurements in a metallic rectangular duct

日引 俊*; 三島 嘉一郎*; 松林 政仁

Nuclear Technology, 110, p.422 - 435, 1995/06

https://doi.org/10.13182/NT95-A35111

中性子ラジオグラフィ技術を流体の研究に応用するため中性子源、シンチレーター、高速度ビデオ及びイメージインテンシファイアに関して最新の技術を導入し、定常熱中性子源を用いた高速度中性子ラジオグラフィを開発した。このシステムは、記録時間の長さ、1000フレーム/秒までの高速度撮像、トリガ信号不要等多くの利点を有している。このシステムを用いて金属矩形管内の空気-水二相流の可視化を250、500、及び1000フレーム/秒の撮像速度で行った結果、得られた連続画像は、流れのメカニズム観察、流れの特性測定に十分な画質を有していることがわかった。可視化実験により、この新しい技術が、通常の光学的手法やX線ラジオグラフィが適用できない場合において高速流動現象の可視化及び計測に特に有効であることが確認された。

Feasibility studies of kinematics problems in the case of a class of redundant manipulators

佐々木 忍

Robotica, 13, p.233 - 241, 1995/00

https://doi.org/10.1017/S0263574700017768

複雑な作業を器用にこなす目的から、関節機構に冗長性を導入することは一般的であるが、反面制御の困難さが伴う。本報は、解析における重要な役割を果たすヤコビ行列を速度空間で定義し、機構に依存した任意の空間で観察することで、コンパクトな表現を導き、数式処理法による自動生成を可能とした。アクチュエータの陽的な運動表現や特異性の解析などに有効となる。

計算結果の可視化

鶴岡 卓哉*; 石黒 美佐子

JAERI-M 90-100, 49 Pages, 1990/07

JAERI-M-90-100.pdf:1.29MB

計算結果の可視化は、物理現象をより良く理解するために不可欠な手段となってきている。原研においても、計算結果のアニメーション化の試行を昭和63年度末より開始した。平成元年度では、U字管内の熱流動挙動、レーザー同位体分離過程において電子ビームで加熱された金属片内の熱流動挙動、及び高温ガス炉炉心におけるキセノン振動の3例に対してアニメーション化を実施し、それぞれ実時間で数分のアニメーション画面作成した。画像作成には、3次元カラー・グラフィックス用ソフトウェアFACOM CGMSを用いて、M-780、又はVPにより画像計算を行なった。本報告では、アニメーション化のために用いた種々の可視化手法について説明する。

レジリエンスエンジニアリング実装のための枠組み拡張とoperationalize方策

北村 正晴*; 大場 恭子; 吉澤 厚文*

no journal, , 

緊急事態対処や危機管理の方法論としてレジリエンスエンジニアリング(以下RE)が注目を集めている。多様な産業分野への応用も進められているが、実績は多いとは言い難い。REの理論枠組みの整備は進んでいるが、それに比して実装(Implementation)を支援する技法の確立が遅れているのが実態である。この課題解決のため本報告では、枠組み拡張という観点に立ったアプローチと、その拡張された枠組みをoperationalizeする方策という2つの観点から検討する。前者に関しては、REベースのHolistic Safety概念を、拡張された枠組みとして提唱する。後者に関しては、REベースHolistic Safety概念の実装状況を先行指標的にアセスメントする方策の実現可能性について考察を示す。