2024/10/18 更新

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キモト　カズシ
木本　和志
KIMOTO Kazushi
所属
環境生命自然科学学域 准教授
職名
准教授
外部リンク

学位

  • 博士(工学) （ 2007年6月   東京工業大学 ）

研究分野

  • 社会基盤（土木・建築・防災） / 土木材料、施工、建設マネジメント

学歴

  • 東京工業大学   Science of Engineering   Civil Engineering

    - 2000年

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    国名： 日本国

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  • 東京工業大学   Graduate School, Division of Science and Engineering  

    - 2000年

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  • 東京工業大学   Faculty of Engineering  

    - 1997年

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  • 東京工業大学   School of Engineering  

    - 1997年

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    国名： 日本国

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経歴

  • 岡山大学   環境生命科学学域   准教授

    2021年4月 - 現在

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  • 岡山大学   環境生命科学研究科   准教授

    2008年4月 - 2021年3月

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  • - Tokyo institute of technology research associate

    2000年

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  • - 東京工業大学 助手

    2000年

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所属学協会

委員歴

  • 土木学会 鋼構造委員会 鋼構造物における先進的非破壊検査・評価技術に関する調査研究小委員会   幹事長  

    2022年8月 - 2025年7月   

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    団体区分：学協会

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  • 日本鉄鋼連盟土木鋼構造研究ネットワーク   中国・四国地区 代表幹事  

    2021年11月 - 2023年11月   

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    団体区分：学協会

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論文

  • 我が国の鋼橋の超音波探傷試験の現状とNDE4.0への展望(その2) 査読

    木本和志, 白旗弘実, 中畑和之, 八木尚人, 判治剛

    非破壊検査   2024年7月

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

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  • 我が国の鋼橋の超音波探傷試験の現状とNDE4.0への展望(その1) 査読

    木本和志, 白旗弘実, 中畑和之, 八木尚人, 判治剛, 服部雅史, 筒井康平

    非破壊検査   73 ( 7 )   307 - 311   2024年7月

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

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  • 畳込みニューラルネットワークを用いた2次元弾性波動場における欠陥の推定 査読

    斎藤 隆泰, 木本 和志

    AI・データサイエンス論文集   4 ( 3 )   265 - 273   2023年

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.11532/jsceiii.4.3_265

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  • き裂による散乱波の反響環境下での時間反転集束 査読

    木本 和志, 斎藤 隆泰

    土木学会論文集   79 ( 15 )   22-15007 - n/a   2023年

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.2208/jscejj.22-15007

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  • 分子動力学法によるモンモリロナイト層間の水分子と陽イオンの分布解析

    森本 逸紀, 木本 和志, 河村 雄行

    土木学会論文集   79 ( 15 )   22-15038 - n/a   2023年

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    担当区分：責任著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.2208/jscejj.22-15038

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  • 分子動力学計算によるモンモリロナイトの水和エネルギー解析

    森本 逸紀, 木本 和志, 河村 雄行

    第64回粘土科学討論会講演要旨集   64   23 - 24   2021年9月

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    担当区分：責任著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（研究会，シンポジウム資料等）  

    DOI： 10.11362/cssj2.64.0_23

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  • トポロジー感度を欠陥検出指標に用いた 3 次元動弾性時間反転解析による欠陥形状再構成 査読

    斎藤 隆泰, 田代 匡彦, 木本 和志

    土木学会論文集A2（応用力学）   77 ( 2 )   I_69 - I_79   2021年2月

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.2208/jscejam.77.2_i_69

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  • 花崗岩の造岩鉱物粒スケールでみた弾性波伝播特性 査読

    木本 和志, 岡野 蒼, 斎藤 隆泰

    土木学会論文集A2（応用力学）   77 ( 2 )   I_81 - I_92   2021年2月

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.2208/jscejam.77.2_i_81

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  • Study of a robotic system to detect water leakage and fuel debris-System proposal and feasibility study of visual odometry providing intuitive bird’s eye view- 査読

    Zhenyu Wang, Gen Endo, Masashi Takahashi, Hiroyuki Nabae, Koichi Suzumori, Nobuyoshi Tsuzuki, Hideharu Takahashi, Kazushi Kimoto, Tomonori Ihara, Hiroshige Kikura

    ROBOMECH Journal   7 ( 1 )   2020年12月

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Springer Science and Business Media LLC  

    <title>Abstract</title>To obtain the necessary information on fuel debris and water leakages during the decommissioning task of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant, an ultrasonic-based method was proposed for future internal investigation of the primary containment vessel (PCV). In this article, we describe the rotatable winch mechanism and visual localization method, which were used to aid the investigation. We used the rotatable winch mechanism to adjust the height and orientation of the ultrasonic sensor and localized the robot with cameras to localize the sensor, to provide assisting information for data combination. We studied the feasibility of the conventional visual odometry method for application to the situation and performed localizing accuracy evaluation experiments with a mobile robotic platform prototype. The results showed that the visual odometry method could generate intuitive bird’s-eye-view maps, and provided an average error rate of 35 mm/1500 mm, which met the required maximum error rate of 100 mm/1500 mm for the grating movement. Experiments were also conducted with adjustable parameter ranges that could provide the required accuracy.

    DOI： 10.1186/s40648-020-00184-z

    Web of Science

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    その他リンク： https://link.springer.com/article/10.1186/s40648-020-00184-z/fulltext.html

  • 超音波計測に基づく花崗岩中の表面波伝播特性に関する研究 査読

    木本 和志, 岡野 蒼, 斎藤 隆泰, 佐藤 忠信, 松井 裕哉

    土木学会論文集,A2(応用力学)   76 ( 2 )   I_97 - I_108   2020年

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    担当区分：筆頭著者   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.2208/jscejam.76.2_i_97

    J-GLOBAL

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  • トポロジー感度を欠陥検出指標に用いた二次元動弾性時間反転解析とリニアアレイ探傷法への応用 査読

    田代 匡彦, 斎藤 隆泰, 木本 和志

    土木学会論文集A2（応用力学）   76 ( 2 )   I_15 - I_24   2020年

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    担当区分：最終著者   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.2208/jscejam.76.2_i_15

    J-GLOBAL

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  • 粗視化分子動力学法による水和モンモリロナイトの組織構造シミュレーション 査読

    木本 和志, 河村 雄行, 牧野 仁史

    19 ( 2 )   46 - 49   2020年

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    担当区分：筆頭著者   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.2477/jccj.2020-0006

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  • 不飽和多孔質体中の物質拡散に関する数値解析的研究 査読

    木本 和志

    土木学会論文集A2（応用力学）   75 ( 2 )   I_113 - I_124   2019年

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    担当区分：筆頭著者   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.2208/jscejam.75.2_i_113

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  • トポロジー感度を欠陥検出指標に用いた時間反転法の三次元マトリクスアレイ探傷法への応用 査読

    斎藤 隆泰, 田代 匡彦, 森川 光, 木本 和志

    土木学会論文集A2（応用力学）   75 ( 2 )   I_41 - I_49   2019年

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    担当区分：最終著者   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.2208/jscejam.75.2_i_41

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  • Wavefield データを利用した数値モデルの構築と時間反転イメージングへの応用 査読

    中畑 和之, 天野 裕維, 溝田 裕久, 斎藤 隆泰, 木本 和志

    土木学会論文集A2（応用力学）   75 ( 2 )   I_71 - I_81   2019年

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    担当区分：最終著者   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.2208/jscejam.75.2_i_71

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  • Longitudinal and Shear Wave Velocities Measurement in Compacted Bentonite for Water Content

    Shun Kimura, Kazumi Kitayama, Hideharu Takahashi, Kazushi Kimoto, Katsuyuki Kawamura, Hiroshige Kikura

    E3S Web of Conferences   43   2018年6月

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    掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

    Bentonite is a good candidate of buffer material for disposal repository of high-level radioactive waste. Understanding groundwater behavior in bentonite buffer material is important in order to evaluate the bentonite buffer performance and guarantee long-term safety. Elastic constants of the bentonite buffer material are important parameters for the long-term safety. Water content in buffer material may have an influence on its elastic properties. For this reason, the monitoring system of the water saturation level in compacted bentonite is required. In this study, the ultrasonic velocity measurement method for evaluation of water content in compacted bentonite was proposed. At first, the effect of a degree of saturation in compacted bentonite on the longitudinal and shear wave velocities was investigated experimentally. In addition, the elastic property, bulk modulus, in unsaturated compacted bentonite were evaluated by ultrasonic velocities. As a result, it can be confirmed that ultrasonic velocities can evaluate a degree of saturation and bulk modulus of compacted bentonite.

    DOI： 10.1051/e3sconf/20184301016

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  • トポロジー感度を欠陥検出指標に用いた時間反転法の超音波フェーズドアレイ探傷への応用

    森川 光, 斎藤 隆泰, 木本 和志

    土木学会論文集A2（応用力学）   74 ( 2 )   I_85 - I_93   2018年

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    担当区分：最終著者   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.2208/jscejam.74.i_85

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  • 接触音響非線形問題を対象とした有限要素解析技術の開発

    木本 和志

    土木学会論文集A2（応用力学）   74 ( 2 )   I_115 - I_123   2018年

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    担当区分：筆頭著者   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.2208/jscejam.74.i_115

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  • 間隙水分布を考慮した不飽和多孔質体の熱伝導解析

    中島 唯一, 木本 和志, 河村 雄行

    土木学会論文集A2（応用力学）   74 ( 2 )   I_105 - I_114   2018年

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    担当区分：責任著者   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.2208/jscejam.74.i_105

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  • Longitudinal and Shear Wave Velocities Measurement in Compacted Bentonite for Water Content

    Shun Kimura, Kazumi Kitayama, Hideharu Takahashi, Kazushi Kimoto, Katsuyuki Kawamura, Hiroshige Kikura

    ASTECHNOVA 2017 INTERNATIONAL ENERGY CONFERENCE   43   2018年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）   出版者・発行元：E D P SCIENCES  

    Bentonite is a good candidate of buffer material for disposal repository of high-level radioactive waste. Understanding groundwater behavior in bentonite buffer material is important in order to evaluate the bentonite buffer performance and guarantee long-term safety. Elastic constants of the bentonite buffer material are important parameters for the long-term safety. Water content in buffer material may have an influence on its elastic properties. For this reason, the monitoring system of the water saturation level in compacted bentonite is required. In this study, the ultrasonic velocity measurement method for evaluation of water content in compacted bentonite was proposed. At first, the effect of a degree of saturation in compacted bentonite on the longitudinal and shear wave velocities was investigated experimentally. In addition, the elastic property, bulk modulus, in unsaturated compacted bentonite were evaluated by ultrasonic velocities. As a result, it can be confirmed that ultrasonic velocities can evaluate a degree of saturation and bulk modulus of compacted bentonite.

    DOI： 10.1051/e3sconf/20184301016

    Web of Science

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  • Ultrasonic measurement in variation of a degree of saturation in compacted bentonite 査読

    Shun Kimura, Kazumi Kitayama, Kazushi Kimoto, Katsuyuki Kawamura, Hiroshige Kikura

    Energy Procedia   131   428 - 435   2017年12月

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    担当区分：最終著者   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Elsevier BV  

    Bentonite, which is a kind of clay, is considered as a candidate for a buffer material in a geological repository of the high-level radioactive waste. Bentonite could provide long-term isolation of the radioactive waste because of its high adsorption capacity, low water permeability and good swelling property. In the context of long-term safety of disposal management, understanding groundwater behavior in bentonite buffer is one of the important issues, related to evaluating its long-term performance. In order to understand water behavior in compacted bentonite, the ultrasonic measurement was focused on. However, Ultrasonic wave propagation in compacted bentonite has not been understood well. Therefore, in this study, high spatial measurement system with Laser Doppler Vibrometer was developed in order to observe the ultrasonic wave propagation in compacted bentonite specimen. Ultrasonic wave propagation in compacted bentonite surface was measured. As a result, ultrasonic wave reflection was observed on the boundary between two different degrees of saturation. Thus, the capability of the developed system for investigation of the wave propagation in compacted bentonite is confirmed.

    DOI： 10.1016/j.egypro.2017.09.417

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  • An elastodynamic computational time-reversal method for shape reconstruction of traction-free scatterers 査読

    Kazushi Kimoto, Kazuyuki Nakahata, Takahiro Saitoh

    Wave Motion   72   23 - 40   2017年7月

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    担当区分：筆頭著者   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Elsevier BV  

    DOI： 10.1016/j.wavemoti.2016.12.007

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  • 岩石材料中を透過する波動の位相特性 査読

    佐藤 忠信, 木本 和志

    土木学会論文集A2（応用力学）   73 ( 2 )   I_73 - I_84   2017年

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    担当区分：最終著者   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.2208/jscejam.73.i_73

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  • A finite difference method for elastic wave scattering by a planar crack with contacting faces 査読

    Kazushi Kimoto, Yasuaki Ichikawa

    Wave Motion   52   120 - 137   2015年1月

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    担当区分：筆頭著者   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Elsevier BV  

    DOI： 10.1016/j.wavemoti.2014.09.007

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  • 充填構造を考慮した不飽和砂の熱伝導率発現機構に関する研究 査読

    岩崎 佳介, 木本 和志

    土木学会論文集A2（応用力学）   71 ( 2 )   I_595 - I_604   2015年

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    担当区分：責任著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：公益社団法人 土木学会  

    本研究は，不飽和砂を気-液-固相の三相周期多孔質媒体としてモデル化してマクロ熱伝導率を求め，飽和度と固相粒子の充填構造の違いが不飽和砂の熱伝導性に与える影響を数値解析により調べたものである．ここでは，3種類の充填構造について，間隙部に設けた液相領域の位置と大きさを変化させて熱伝導解析を行うことで，マクロ熱伝導率を飽和度の関数として求めた．その結果，充填構造の違いは，熱伝導率の絶対値に与える影響が大きいこと，液相領域の間隙内位置と量は，飽和度と熱伝導率の関係を大きく変化させることが明らかとなった．また，本研究で提案したモデルにより，既往の研究で知られている，熱伝導率と飽和度の関係を表す代表的な3種類の曲線形が，数値解析により再現可能であることが示された．

    DOI： 10.2208/jscejam.71.i_595

    CiNii Article

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  • A new theoretical mineral dissolution rate equation for physicochemical factors 査読

    CHOI JUNGHAE, ICHIKAWA YASUAKI, KIMOTO KAZUSHI, Chae Byung-Gon

    GEOCHEMICAL JOURNAL   49 ( 5 )   549 - 557   2015年

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：GEOCHEMICAL SOCIETY OF JAPAN  

    The dissolution rate of minerals is affected by not only physical factors but also chemical factors, such as temperature, solid applied stress, pore water pressure and pH. In general, previous studies on mineral dissolution have dissociated these physical and chemical factors. In this paper, we propose a new dissolution rate equation for quartz dissolution that considers the physical and chemical effects of dissolution. Therefore, the reaction rate constant (k), which is the most important factor in the calculation of the reaction rate, was separated into three individual terms: temperature, solid applied stress and pore water pressure. Finally, the theoretical dissolution rate equation is proposed in this study; the equation contains all of the parameters that are related to the dissolution mechanism, such as temperature, solid applied stress at contact zone, pore pressure and pH conditions. To verify the proposed equation, it is compared with the experimental results, which were collected under various physical and chemical conditions; the equation is found to fit the experimental data well.

    DOI： 10.2343/geochemj.2.0384

    CiNii Article

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  • Multi-species diffusion analysis in porous media under various dry density and temperature conditions: molecular dynamics simulation, homogenization analysis, and finite element method 査読

    Jung Hae Choi, Katsuyuki Kawamura, Kazushi Kimoto, Yasuaki Ichikawa, Byung-Gon Chae

    International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics   38 ( 16 )   1744 - 1760   2014年11月

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    担当区分：最終著者   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Wiley  

    DOI： 10.1002/nag.2303

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  • 含水した砂質土の熱応答特性に関する 実験および数値解析 査読

    岩崎 佳介, 木本 和志, 市川 康明

    土木学会論文集 A2(応用力学)   70 ( 2 )   I_115 - I_124   2014年

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    担当区分：責任著者   記述言語：日本語   出版者・発行元：Japan Society of Civil Engineers  

    土壌は熱伝導率の大きく異なる三相から成るがそれらの構成比だけでなく形状によっても熱伝導率は変化する．本研究では砂質土の微視的な構造を三次元多孔質体モデルとして提案・作成し，熱伝導解析により熱伝導率の推定を行うとともに，豊浦砂を試料としてカラム供試体を作成し，室内実験と逆解析により試料の熱伝導率を推定することで，得られた熱伝導率と飽和度の関係から三次元モデルの妥当性を検討した．

    DOI： 10.2208/jscejam.70.I_115

    CiNii Article

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  • リアルタイム波動伝搬シミュレータを援用した時間反転法による欠陥の映像化 査読

    中畑 和之, 木本 和志, 廣瀬 壮一

    非破壊検査 : journal of N.D.I   62 ( 9 )   467 - 468   2013年9月

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  • Quartz dissolution experiments at various pH, temperature and stress conditions: CLSM and ICP-AES investigations 査読

    Jung Hae Choi, Kazushi Kimoto, Yasuaki Ichikawa

    Environmental Earth Sciences   66 ( 8 )   2431 - 2440   2012年8月

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    担当区分：最終著者   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Springer Science and Business Media LLC  

    DOI： 10.1007/s12665-011-1467-0

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    その他リンク： http://link.springer.com/article/10.1007/s12665-011-1467-0/fulltext.html

  • Reconstruction of Flaws in Heterogeneous Media Using Image-Based FIT and Time Reversal Approach 査読

    NAKAHATA Kazuyuki, KIMOTO Kazushi

    Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering   6 ( 6 )   771 - 781   2012年

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：一般社団法人 日本機械学会  

    Most commercial ultrasonic phased array systems implement B- and C-scan methods which use flight time and amplitude of flaw echoes. However, these methods are based on the fundamental ray-tracing theory in homogeneous media, and they are not directly applicable to heterogeneous media because of the complicated phenomenon of wave propagation. Time reversal techniques are adaptive methods that can be used in nondestructive evaluation to improve flaw detection in heterogeneous media. In this study, we propose a simulation-aided flaw imaging method based on the time reversal approach. Scattered waves from a flaw are recorded using an array transducer, and the time-reversed waves are re-emitted in the image-based FIT simulation. The re-emitted waves propagate through the heterogeneous media and focus on the flaw. The shape of the flaw can be visually estimated from the focal point of the ultrasonic wave in the simulation.

    DOI： 10.1299/jmmp.6.771

    CiNii Article

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  • Real-time image-based FIT simulation using GPU computing and its application to nondestructive testing

    Kazuyuki Nakahata, Kazushi Kimoto

    ECCOMAS 2012 - European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering, e-Book Full Papers   4285 - 4297   2012年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

    A signal prediction simulation tool for ultrasonic testing (UT) has been developed by combining the finite integration technique (FIT) with an image-based modeling approach. A realistic numerical model of a target can be made directly from digital images such as X-ray CT and three dimensional point cloud data. The image-based FIT for UT is accelerated using graphics processing units (GPUs) with Compute Unified Device Architecture (CUDA) Fortran. The methodology is described, and checked by numerical experiments using multiple GPU boards. The calculation speed can be dramatically improved compared to that obtained by running the same simulation on a conventional CPU. As an application of the image-based FIT, we propose a simulation-aided flaw reconstruction method for UT by means of the time reversal approach. Scattered waves from a flaw are recorded using an array transducer, and the time-reversed waves are re-emitted to numerical model in the FIT simulation. The re-emitted waves propagate through the heterogeneous media and focus on the flaw. The shape of the flaw can be visually estimated from the focal point of the ultrasonic wave in the simulation.

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  • 斜角探傷用アレイ探触子を用いたFSAP方式による内部欠陥の超音波画像化 査読

    中畑 和之, 竹内 裕幸, 木本 和志

    日本機械学会論文集 A編   77 ( 779 )   1112 - 1122   2011年

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    担当区分：最終著者   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：The Japan Society of Mechanical Engineers  

    There is a phased array technique which makes use of flaw echoes, measured by every two-element combination as a pulser and a receiver, to synthesize high amplitude beams for any arbitrary angle and/or focal depth. Using this full waveform sampling and processing (FSAP) technique, we show a flaw reconstruction method for the angle beam phased array ultrasonic testing. In the case of the angle beam testing, it is necessary to estimate a beam path from a wedge to a specimen appropriately and to consider the mode conversion at the wedge-specimen interface. The main feature of our method is the use of processed wave data, called "scattering amplitude", which is extracted from each flaw echo. First, the basic principle of the reconstruction method is described and then some flaw reconstructions are demonstrated. The resolution of the flaw images and the accuracy of flaw sizing can be improved by means of the scattering amplitude.

    DOI： 10.1299/kikaia.77.1112

    CiNii Article

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  • 動弾性有限積分法を用いた波動伝搬解析のための イメージベースモデリング 査読

    中畑 和之, 木本 和志, 廣瀬 壮一

    計算数理工学論文集   7 ( 2 )   No. 17-080317   2008年

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    担当区分：最終著者  

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  • A Large Scale Simulation of Ultrasonic Wave Propagation in Concrete Using Parallelized EFIT 査読

    NAKAHATA Kazuyuki, TOKUNAGA Jyunichi, KIMOTO Kazushi, HIROSE Sohichi

    Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering   2 ( 11 )   1462 - 1469   2008年

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：一般社団法人 日本機械学会  

    A time domain simulation tool for the ultrasonic propagation in concrete is developed using the elastodynamic finite integration technique (EFIT) and the image-based modeling. The EFIT is a grid-based time domain differential technique and easily treats the different boundary conditions in the inhomogeneous material such as concrete. Here, the geometry of concrete is determined by a scanned image of concrete and the processed color bitmap image is fed into the EFIT. Although the ultrasonic wave simulation in such a complex material requires much time to calculate, we here execute the EFIT by a parallel computing technique using a shared memory computer system. In this study, formulations of the EFIT and treatment of the different boundary conditions are briefly described and examples of shear horizontal wave propagations in reinforced concrete are demonstrated. The methodology and performance of parallelization for the EFIT are also discussed.

    DOI： 10.1299/jmmp.2.1462

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  • Flaw shape reconstruction using topological gradient for 2d scalar wave equation 査読

    K. Kimoto, S. Hirose

    REVIEW OF PROGRESS IN QUANTITATIVE NONDESTRUCTIVE EVALUATION, VOL 27A AND 27B   975   672 - 679   2008年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）   出版者・発行元：AMER INST PHYSICS  

    This study is concerned with a non-linear inverse scattering technique called Time-Domain Topological Gradient (TDTG) for 2D wave equation. The TDTG is a recently developed shape optimization technique for elastodynamic problems with several potential advantages. The method, however, hasn't been used in the context of array ultrasonic imaging. In this study, performance of the TDTG is investigated numerically and experimentally by solving two example problems. The first is a numerical example in which a vertical slit in a plate is reconstructed from simulated data. The second one is a reconstruction from experimental data. Ultrasonic signals from a side-drilled hole in a steel block specimen are measured by an array transducer. The profile of the hole is reconstructed from those ultrasonic signals in the second problem. The results show that the TDTG can effectively use the phase focused beam fields, and very accurate in reconstructing not only a flat object but also a round one.

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  • A large scale analysis for ultrasonic wave propagation using parallelized FDTD method 査読

    K. Nakahata, J. Tokunaga, K. Kimoto, S. Hirose

    REVIEW OF PROGRESS IN QUANTITATIVE NONDESTRUCTIVE EVALUATION, VOL 27A AND 27B   975   107 - +   2008年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）   出版者・発行元：AMER INST PHYSICS  

    A finite difference time domain method (FDTD) is based on a grid-based time domain differential technique, in which wave equations are solved in a leapfrog manner. It is required to discretize a whole target domain into computational grids with an adequate size. Therefore computational burden increases if the computational domain is much larger than the wave length. To solve such a large-scale problem in high speed, we apply a parallel computing technique to the FDTD. OpeuMP is an interface to execute program codes in parallel using a shared memory system of computers. As an example of large-scale analysis, SH wave propagations in concrete material are demonstrated in this study.

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  • Image-based sizing of surface-breaking cracks by SH-wave array ultrasonic testng 査読

    KIMOTO K, UENO S, HIROSE S

    Ultrasonics   45 ( 1-4 )   152 - 164   2006年12月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1016/j.ultras.2006.08.006

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  • SH波超音波リニアアレイ探触子の時間領域モデリング 査読

    木本 和志, 廣瀬 壮一

    土木学会応用力学論文集   9   115 - 121   2006年

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  • A 3D linearized inverse scattering method for scatterers in a two layered medium 査読

    Kazushi Kimoto, Sohichi Hirose

    Structural Engineering/Earthquake Engineering   22 ( 2 )   201S - 207S   2005年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    This paper presents a 3D linearized inverse scattering method for shape reconstruction of obstacles in a two layered medium. The problem here is to estimate the shape of an obstacle embedded in the bottom layer, using scattered waves observed at points in the top layer. Wave sources are assumed to be acoustic monopoles settled in the top layer. For this situation, two inversion formulas based on the Born and the Kirchhoff approximations are proposed with the help of the Green's function for the layered medium. In numerical examples, the two inversion formulae are tested for reconstruction of spherical and spheroidal rigid scatterers from simulated wave data. It is shown that an illuminated side of the scatterers is well reconstructed by the proposed methods.

    DOI： 10.2208/jsceseee.22.201s

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  • Flaw shape reconstruction from SH-wave array ultrasonic data using time domain linearized inverse scatering method

    Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation   24 ( A )   828 - 835   2004年

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  • 数値シミュレーションを用いた開口合成法の欠陥形状再構成能に関する研究 査読

    木本 和志, 松江 剛士, 廣瀬 壮一

    応用力学論文集   7 ( 1 )   91 - 96   2004年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：土木学会  

    DOI： 10.2208/journalam.7.91

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  • A Green's function boundary element method for SH-wave scattering in an elastic layer

    K Kimoto, S Hirose

    REVIEW OF PROGRESS IN QUANTITATIVE NONDESTRUCTIVE EVALUATION, VOLS 23A AND 23B   23 ( A )   118 - 125   2004年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）   出版者・発行元：AMER INST PHYSICS  

    This paper concerns a boundary element method (BEM) for 2D SH-wave scattering in an elastic layer sandwiched by two half spaces. The BEM is based on the integral equation having a Green's function for a layer as its integral kernel. Since the Green's function satisfies the interface conditions, numerical integration in the BEM is necessary only on the surface of scattering objects, thus the computational memory can be saved greatly. On the other hand, numerical evaluation of the Green's function is critical and burdensome. In this paper, a hybrid ray-mode representation of the Green's function given by Kamel [2] is employed. Numerical aspects of the representation are discussed in some detail, and the BEM code with the Green's function is developed thereafter. As a numerical example, SH-wave scattering by a cavity in a layer is considered. Some numerical results to investigate the interaction between the cavity and layer interfaces are presented.

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  • 層状体に対するSH波のグリーン関数を用いた境界要素法 査読

    境界要素法論文集   20   41 - 48   2003年

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  • A coupling method of boundary element method and generalized ray theory for elastic wave scattering in a thick plate

    K Kimoto, S Hirose

    REVIEW OF PROGRESS IN QUANTITATIVE NONDESTRUCTIVE EVALUATION, VOLS 22A AND 22B   20 ( A )   41 - 48   2003年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）   出版者・発行元：AMER INST PHYSICS  

    This paper presents a method for 3D elastic wave scattering analysis by an obstacle in a thick plate. The method is a coupling method of the boundary element method (BEM) and the generalized ray theory (GRT). For computational efficiency, the free field displacement in a plate is calculated by the GRT, and the solution is used as an incident field in the successive BEM analysis. The displacements or the tractions on the surface of the scattering object are obtained by the BEM. The boundary values obtained thus are then substituted into the integral expression of the scattered waves, in which the Green's functions are evaluated by the GRT to reduce computational cost further. As a numerical example, the scattering by a spherical cavity embedded in a plate is solved. The numerical results are shown for displacement waveforms as a function of time at points on the cavity and plate surface. Through the numerical example, benefit of the proposed method is discussed.

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  • 入射場の放射パターンを用いるリニアアレイ探触子の設計変数決定法 査読

    藤原 昌之, 木本 和志, 廣瀬 壮一

    応用力学論文集   6   1089 - 1096   2003年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：土木学会  

    DOI： 10.2208/journalam.6.1089

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  • Inversion of Vibration Mode of an Immersion Ultrasonic Transducer 査読

    S. Hirose, K. Kimoto, H. Mizushima

    Inverse Problems in Engineering Mechanics III   127 - 136   2002年

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    担当区分：最終著者   掲載種別：論文集(書籍)内論文   出版者・発行元：Elsevier  

    DOI： 10.1016/b978-008043951-8/50017-5

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  • A numerical modeling of contact SH-wave transducers

    K Kimoto, S Hirose

    REVIEW OF PROGRESS IN QUANTITATIVE NONDESTRUCTIVE EVALUATION, VOLS 20A AND 20B   557 ( A )   821 - 828   2001年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）   出版者・発行元：AMER INST PHYSICS  

    This paper discusses a numerical modeling of contact SH-wave transducers in conjunction with a BEM-based simulation technique for an ultrasonic testing. In the modeling, transmitters are modeled as distributed traction on the area of contact and receivers as a weight function to emulate averaging effect due to finite dimensions of receivers. The whole testing system is firstly formulated as an integral equation that involves the traction and the weight function. Using the integral equation, those unknown functions are then estimated from experimental data. In the last part of this paper, to examine validity of our modeling approach a numerical simulation of a pulse echo test is carried out and results are compared with experiments.

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  • Reflection and scattering analysis of SH-wave using a combined method of BEM and ray theory

    Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation   19A   65 - 72   1999年

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MISC

  • 結晶質岩を対象とした連成現象が長期挙動におよぼす影響に関する研究(2015年度)(委託研究)

    市川 康明, 木本 和志, 松井 裕哉, 桑原 和道, 尾崎 裕介

    JAEA-research   2016 ( 18 )   巻頭1 - 2,1-23   2016年12月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本原子力研究開発機構  

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  • イメージベースシミュレーションを援用した時間反転法による固体内欠陥の映像化の試み

    中畑 和之, 木本 和志

    電子情報通信学会技術研究報告. US, 超音波   111 ( 88 )   1 - 6   2011年6月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    超音波探傷において,均質材料中など波動の伝搬経路が容易に推定できる場合には,B,Cスキャンや開口合成法(SAFT)等による欠陥像の映像化が行われている.しかし,局所的に非均質・異方性を有する材料や複雑な形状を持つ界面を介して超音波を送受信する場合には適用が困難である.そこで,本研究ではレイトレースが解析的に難しい材料に対して,イメージベース有限積分法(FIT)を援用した時間反転法による欠陥の映像化を試みる.ここでは,アレイ探触子を用いて全波形サンプリング処理(FSAP)方式によって欠陥エコーを計測し,そのエコーを反転させてイメージベースFITに入力する.時間反転アルゴリズムによって超音波が欠陥に集束する性質を利用して,シミュレーション中の波動場の可視化結果から欠陥の形状を推定する.

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  • シミュレーション波形を使ったTDTG 法による欠陥形状再構成

    土木学会第61回年次学術講演会講演概要集 I   CDROM 1017-1018   2006年

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  • 異方性を考慮した高精度な欠陥位置特定

    土木学会第61回年次学術講演会講演概要集 I   CDROM 647-64   2006年

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  • TDTG法の欠陥形状再構成問題への適用性に関する基礎的検討

    日本非破壊検査協会平成18年度春季大会講演概要集   105 - 108   2006年

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  • Evaluation of strength develpment in early age mortars using ultrasonic testing

    Proc. JSPS Int. Symp. on Environ. Eng. (SIDE2006)and 5th Regional Symp. on Infrastructure Development in Civil Eng. (RSID-5)   CD-ROM MTL-006   2006年

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  • Ultrasonic imaging of flaws in steel by time-domain non-linear inverse scattering algorithm

    Proc. JSPS Int. Symp. on Environ. Eng. (SIDE2006)and 5th Regional Symp. on Infrastructure Development in Civil Eng. (RSID-5)   CD-ROM IND-010   2006年

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  • FMBEMによる波動散乱シミュレーション

    首都圏大震災軽減のための実践的都市地震工学研究の展開 平成17年度成果報告シンポジウム予稿集   25 - 30   2006年

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  • Evaluation of strength develpment in early age mortars using ultrasonic testing

    Proc. JSPS Int. Symp. on Environ. Eng. (SIDE2006)and 5th Regional Symp. on Infrastructure Development in Civil Eng. (RSID-5)   CD-ROM MTL-006   2006年

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  • Ultrasonic imaging of flaws in steel by time-domain non-linear inverse scattering algorithm

    Proc. JSPS Int. Symp. on Environ. Eng. (SIDE2006)and 5th Regional Symp. on Infrastructure Development in Civil Eng. (RSID-5)   CD-ROM IND-010   2006年

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  • Ultrasonic wave radiation from a linear phased array transducer

    Bridge Maintenance Safety, Management and Cost (Proc. 2nd Int. Conf. on Bridge Maintenance, Safety and Management   CDROM   S08-13   2004年

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  • SH波のアレイ探傷データを用いた欠陥画像の再構成に関する研究

    土木学会第59回年次学術講演会講演概要集 I   CDROM-I   1209 - 1210   2004年

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  • 1次元および2次元アレイ探傷データを用いた開口合成法による鋼材中模擬欠陥の画像化

    土木学会第59回年次学術講演会講演概要集   CDROM-I   257 - 258   2004年

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  • Ultrasonic wave radiation from a linear phased array transducer

    Bridge Maintenance Safety, Management and Cost (Proc. 2nd Int. Conf. on Bridge Maintenance, Safety and Management   CDROM   S08-13   2004年

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  • リニアアレイ探触子を用いた表面疲労き裂端部の検出

    日本非破壊検査協会 平成17年度春季大会講演概要集   17 - 20   2004年

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  • 超音波探傷試験による欠陥形状再構成へのリニアサンプリング法の適用

    土木学会第60回年次学術講演会講演概要集   CD-ROM-I   573 - 574   2004年

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  • リニアアレイ探触子を用いた超音波法による疲労き裂の画像化

    土木学会第60回年次学術講演会講演概要集   CD-ROM-I   170 - 171   2004年

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  • Forward and inverse analysis of incident field from a contact ultrasonic transducer

    Proceedings of the 2nd international conference of structural stability stability and dynamics   2002年

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  • A 3D boundary integral equation method for ultrasonic scattering in a fluid-loaded elastic half space

    K Kimoto, S Hirose

    REVIEW OF PROGRESS IN QUANTITATIVE NONDESTRUCTIVE EVALUATION, VOLS 21A & B   615 ( A )   43 - 50   2002年

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    記述言語：英語   出版者・発行元：AMER INST PHYSICS  

    This paper presents a boundary integral equation method for 3D ultrasonic scattering problems in a fluid-loaded elastic half space. Since full scale of numerical calculation using finite element or boundary element method is still very expensive, we formulate a boundary integral equation for the scattered field, which is amenable to numerical treatment. In order to solve the problem using the integral equation, however, the wave field without scattering objects, so-called free field need to be given in advance. We calculate the free field by the plane wave spectral method where the asymptotic approximation is introduced for computational efficiency. To show the efficiency of our method, scattering by a spherical cavity near fluid-solid interface is solved and the validity of the results is discussed.

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  • 二層体中の散乱体に対する三次元線形化逆散乱解析 査読

    木本 和志, 廣瀬 壮一

    土木学会応用力学論文集   5   75 - 80   2002年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：土木学会  

    DOI： 10.2208/journalam.5.75

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  • A 3D Boundary Integral Equation Method for Ultrasonic Scattering in a Fluid-Loaded Elastic Half Space

    Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation   21 ( A )   43 - 50   2002年

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  • 水-固体半無限弾性体に対する動弾性グリーン関数の漸近近似を利用した3 次元境界要素法

    上辻良平, 木本和志, 廣瀬壮一

    土木学会第57回年次学術講演会講演概要集   CDROM:233-234   2002年

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  • 板内部の欠陥形状の再構成

    第8回超音波による非破壊評価シンポジウム講演論文集   51 - 56   2001年

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  • Numerical modeling of SH-wave ultrasonic nondestructive testing

    Proceedings of the first international conference of structural stability and dynamics, ICSSD 2000   543 - 548   2000年

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  • Numerical modeling of SH-wave ultrasonic nondestructive testing

    Proceedings of the first international conference of structural stability and dynamics, ICSSD 2000   543 - 548   2000年

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  • 波線理論と境界要素法を用いた定常SH波の散乱解析

    木本和志, 廣瀬壮一

    第6回超音波による非破壊評価シンポジウム講演論文集   43 - 44   1999年

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  • 波線理論と境界要素法を用いたSH波の反射・散乱解析

    木本和志, 廣瀬壮一

    土木学会第54回年次学術講演会講演概要集第1部(A)   106 - 107   1999年

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受賞

  • 応用力学論文賞

    2003年  

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    受賞国：日本国

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共同研究・競争的資金等の研究

  • 不飽和ベントナイトの水分浸透モニタリングを目的とした光音響トモグラフィー

    研究課題/領域番号：22K04289  2022年04月 - 2025年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    木本 和志

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    配分額：3380000円 （ 直接経費：2600000円 、 間接経費：780000円 ）

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  • 土木工学における非ガウス確率事象の検出とその解析法に関する研究

    研究課題/領域番号：21K04242  2021年04月 - 2024年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    佐藤 忠信, 木本 和志

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    配分額：4030000円 （ 直接経費：3100000円 、 間接経費：930000円 ）

    土木工学における非正規確率現象を発見し、それを抽出・解析するための方法論を開発し、近代確率過程論の枠組みを超越する新しい確率過程を構築するのが、本研究の主目的である。本年度は、観測加速度時刻歴のフーリエ位相スペクトルの確率特性が非ガウス性を示すことを明らかにした上で、その模擬法を開発し、それが長期記憶過程であることを明かにする。
    最初に、フーリエ位相スペクトルの確率特性が非ガウス性を示すことを明確にし、位相スペクトルの模擬法を確立した。応答スペクトル準拠の加速度時刻歴の形状はフーリエ位相スペクトルに大きく依存するので、観測地震動から位相平均勾配の確率特性を抽出し、それを用いて模擬されるフーリエ位相スペクトルを用い、応答スペクトル準拠の加速度時刻歴を模擬する方法論を確立した。また、初期フーリエ振幅スペクトルの与え方にも任意性が有るので、その設定法についても考察を加えた。多数の設計用応答スペクトル準拠の加速度時刻歴を模擬し、それらを用いて、フーリエ位相スペクトルの不確定性が構造物の非線形応答特性に及ぼす影響を評価した。
    次に、因果性を有する地震動加速度時刻歴のフーリエ変換の虚数部は、ヒルベルト変換を用いて実数部から再構築できることに着目し、加速度時刻歴を模擬できる方法論を開発した。まず、フーリエ変換・実数部の角振動数に関する変動特性を抽出し、それを実数部の「平均変動過程」とする。平均変動過程で実数部を除したものを「標準化実数部過程」と名付け、これが定常な確率過程となることを確認した。さらに，標準化実数部のサンプル過程を自己回帰過程として模擬した。その不確定性は自己回帰過程の予測誤差として評価した。模擬されたサンプル標準化実数部過程に変動過程を乗じて、サンプル実数部過程を求めた。さらに、ヒルベルト変換で虚数部過程を計算し、フーリエ逆変換で因果性を有する加速度時刻歴を多数模擬した。

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  • 鋼床版溶接継手部におけるき裂の高精度非破壊評価に向けた新たな超音波イメージング技術の開発

    2021年04月 - 2023年03月

    一般社団法人 中国建設弘済会  技術開発支援事業 

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    担当区分：研究代表者 

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  • 構造工学における中心極限定理に従わない確率現象の探索と確率過程の導出

    研究課題/領域番号：18K04334  2018年04月 - 2021年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    佐藤 忠信, 木本 和志

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    配分額：4290000円 （ 直接経費：3300000円 、 間接経費：990000円 ）

    構造工学における非正規確率現象を発見し、それを解析するために、近代確率過程論の枠組みを超越する新しい確率過程を開発するのが本研究の目的である。その候補として、地震動位相過程を取り上げる。まず、位相平均勾配が非正規確率特性を有していることを明確にする。それを用いて、位相平均勾配過程がレヴィフライト過程で模擬できることを明らかにする。さらに構造系の非線形応答特性に及ぼす位相の影響を明確にする。さらに、加速度時刻歴の時間に関する一階微分であるジャークを加速度振幅で除した値を新しい確率変数とし、それがレヴィフライトノイズ過程を駆動項とする確率微分方程式として展開できることを示し、その解法を考究する。

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  • 不飽和粘土の水分および密度評価を目的とした超音波トモグラフィー技術の開発

    研究課題/領域番号：17K06534  2017年04月 - 2020年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    木本 和志

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    配分額：4680000円 （ 直接経費：3600000円 、 間接経費：1080000円 ）

    本研究は、不飽和粘土の水分量と密度を評価するための超音波非破壊評価に関するものである。不飽和粘土の音響的性質はこれまであまり調べられておらず、水分や密度の影響については明らかでなかった。これに対して本研究では、弾性波速度と含水比および乾燥密度の関係を実験によって明らかにした。その結果、弾性波速度は乾燥密度と最も高い相関を示し、縦波と横波の速度比が飽和度に影響することを見出した。これにより、弾性波速度から水分と密度を逆推定できるとの見込みを得た。さらに、表面波の伝播挙動から、密度や水分量の変化を捉えられることを示し、非接触かつ表面での計測による水分・密度マッピングの基礎となる技術を提案した。

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  • 結晶質岩における超音波減衰メカニズムの解明と均質化モデルの提案

    研究課題/領域番号：26420459  2014年04月 - 2017年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    木本 和志, 西山 哲

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    配分額：4940000円 （ 直接経費：3800000円 、 間接経費：1140000円 ）

    本研究では、結晶質岩中を伝播する弾性波の伝播メカニズムを解明することを目的とした実験と解析を行った。実験には、円柱状の花崗岩コア供試体を用い、圧電センサーとレーザードップラー振動計により縦波、横波、表面波の透過波形を計測した。その結果、花崗岩供試体は無視できない直交異方性を示すこと、コアサンプル程度の透過距離であれば、500kHz程度までの低周波超音波帯域の弾性波が位相コヒーレントな成分として透過することが明らかとなった。また、減衰に影響を及ぼす散乱は試料内各所で起きるが、特に強い散乱波はごく限られた位置においてのみ観測され、マイクロクラックが散乱減衰に重要な役割を果たすことが明らかとなった。

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  • 漏洩ガイド波計測による鋼板表面きずの超音波非破壊評価

    研究課題/領域番号：23760427  2011年 - 2012年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究(B)

    木本 和志

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    配分額：3120000円 （ 直接経費：2400000円 、 間接経費：720000円 ）

    本研究は、水中に置かれた薄板を伝播するラム波に起因して発生する漏洩波を用いて、鋼板表面きずの検出を行う超音波非破壊評価の開発を目指して基礎的な研究を行ったものである。具体的には、漏洩波およびラム波の伝播解析プログラムの開発を行い、それを用いて漏洩波からガイド波モードを特定する方法、きず位置を同定する手法の提案を行った。また、今後実験的に、提案手法の有用性を検証していくために、ハイドロフォンおよびマニピュレータから構成される漏洩波の高密度計測システムの構築を行った。

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  • 非接触非破壊検査法による土木構造物の新たなモニタリング戦略の構築

    研究課題/領域番号：21360211  2009年 - 2011年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    廣瀬 壮一, 木本 和志, 斎藤 隆泰

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    配分額：14690000円 （ 直接経費：11300000円 、 間接経費：3390000円 ）

    本研究では非接触超音波法として電磁超音波法と空気超音波法を取り上げ,まず,時間域境界要素法による波動解析コードを開発し,それらの波動特性を明らかにした.その後,得られた波動特性を基礎実験によって確認するとともに,開口合成法によって試験体中の欠陥の画像化を試みた.さらに,新しい超音波法としてガイド波による逆散乱解析による欠陥形状の再構成法を提案した.

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  • 小径ボアホール音波計測による高精度材料評価

    研究課題/領域番号：18360213  2006年 - 2008年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    廣瀬 壮一, 中畑 和之, 木本 和志

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    配分額：17790000円 （ 直接経費：15000000円 、 間接経費：2790000円 ）

    本研究では, 超音波を用いた高精度な材料評価を目的として, まず, 演算子積分法時間領域多重極積分方程式, 異方弾性体に対する基本解, EFIT法の3つの効率的かつ高精度な波動解析技術を開発した. 次にボアホール内の波動場の数値シミュレーションを行なって漏洩表面波やガイド波の特性を明らかにし, 計測によって漏洩表面波を用いた材料評価の有効性を示した. さらにより高度な材料評価法としての線形化逆散乱解析とTG法を開発した.

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  • 高精度超音波計測による非均質異方性材料の材料評価に関する研究

    研究課題/領域番号：15360234  2003年 - 2005年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    廣瀬 壮一, ANIL C.Wijeyewickrma, 木本 和志

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    配分額：14800000円 （ 直接経費：14800000円 ）

    本研究では,超音波非破壊検査技術の信頼性と精度の向上を目的として,非均質異方弾性体における超音波の基本的な特性を数値解析的に明らかにし,高精度な超音波計測によって,非均質異方性材料の特性評価ならびに欠陥評価を行ったものである.非均質異方性材料における超音波特性に関する数値解析的な研究として,1.境界要素法を用いた異方弾性体中の散乱解析,2.横穴やスリットなどの一定断面を持つ散乱体による3次元散乱場の解析,3.高速多重極境界要素法を用いた複合材料の補強材による多重散乱解析,4.多重散乱近似解法による超音波ノイズ解析,5.層状弾性体における表面波の分散特性の解析などを行った.1.と2.の解析はそれぞれの問題に適した基本解を用いた境界要素法を開発し,3.と4.はいずれも数多くの介在物による多重散乱問題の解析を行ったものである.5.においては,不完全な接着条件を持った層状構造の弾性体表面を伝播する表面波の分散を数値解析によって明らかにした。これらの解析によって超音波計測における基礎データを得ることができた.一方,超音波計測を用いた材料評価では,超音波探触子の変換損失や伝播距離による損失を考慮した減衰特性評価やマッチドパルス法と呼ばれる最適な送信法を提案するとともに,漏洩表面波を用いた非均質異方性鋼板の評価を行った.また,超音波計測による欠陥評価では,マルチガウシアンビーム法と2.5次元境界要素法を用いた高精度な欠陥エコーのシミュレーションを行ったほか,アレイデータを応用した欠陥形状のイメージング手法として時間反転集束法およびTDTG法を開発した.これによって,材料内部の欠陥をより定量的に評価することが可能となった.

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  • 既設鋼構造物の疲労損傷度の定量的評価を目的とした超音波探傷システムの開発

    研究課題/領域番号：15206055  2003年 - 2005年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    三木 千壽, 廣瀬 壮一, 白旗 弘実, 山田 真幸, 佐々木 栄一, 木本 和志, 村越 潤

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    配分額：44980000円 （ 直接経費：34600000円 、 間接経費：10380000円 ）

    本研究では,以下のような検討を実施した.
    (1)既設鋼構造物中の疲労亀裂検出のためのデータベースとそれに基づくコンサルテーションシステムの構築
    疲労損傷の発生位置・要因,補修対策を含めたデータベースを構築し,欠陥からの疲労き裂発生の検知が維持管理上重要であることを示した.
    (2)超音波エコー特性に対する数値シミュレーション
    リニアアレイ探傷システムの構築に向けて探触子の圧電素子配列の最適化を目的に波動シミュレーションを実施し,周波数2MHz,5MHzに対して効率的な圧電素子配列を提案した.
    (3)疲労き裂からの超音波エコー特性の実験による確認
    超音波探傷により,き裂先端の開閉口挙動を超音波エコーの高さの変化として非破壊的に検知できることを示すとともに,開口合成法による画像化により疲労き裂識別の可能性を示した.
    (4)アレー超音波探傷システムの構築
    タンデムアレー,2次元的配列を有する探触子により3次元的に鋼材内の欠陥情報を取得できるシステムを開発した.
    (5)波形信号処理による超音波探傷の高精度化
    3次元欠陥情報の客観的評価かつ高精度な画像化手法を開発した.また,疲労き裂先端の位置検知においての開口合成法等の画像化手法の精度についても考察した.
    (6)鋼構造物モデルを用いた実証試験
    近年疲労問題が顕在化した鋼製橋脚のモデルにより溶接欠陥検出性能の検証を行い,3次元形状を有する欠陥であっても精度よく検出可能であることを確認した.
    以上から,疲労損傷度の定量的評価が可能な超音波探傷システムを構築可能となる.

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  • フェーズドアレイ探触子の設計および制御法の最適化に関する研究

    研究課題/領域番号：15760344  2003年 - 2004年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究(B)

    木本 和志

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    配分額：3200000円 （ 直接経費：3200000円 ）

    平成17年度は、以下の二項目の研究を行った。
    「アレイ探触子から発生する入射波動場の実験および数値シミュレーションによる解析」
    接触型、P波のアレイ探触子に対して、数値解析と実験により各素子から発生する入射波動場の解析を行った。実験では、板試験体に密着させたアレイ探触子から超音波を入射し、受信はハイドロフォンを用いた水浸法によって行った。計測結果は、高周波近似によって得られた近似理論解と比較を行い、隣接するアレイ素子の間でその程度は素子ごとに異なるものの、機械的な相互作用が発生していることが分かった。また、フェーズドアレイ探触子としてビーム合成を行ったときに、素子間の相互作用が入射波動場形成に与える影響についても調べ、正確なビーム制御には素子間相互作用を予め定量化しておくことが重要であることを示した。
    「開口合成法を用いたアレイ探傷データからの欠陥形状再構成」
    開口合成法は簡便でロバストな方法であるが、各種計測条件が画像化結果に与える影響については明らかでない部分が多い。そこで、リニアアレイ探触子によって板材内部の欠陥を探傷する場合に条件設定を絞り、探触子位置、素子間隔が開口合成結果に与える影響について数値シミュレーションによって調べた。その結果、素子間隔よりもアレイ探触子全体としての開口の大きさが重要であること、探触子位置によって再構成される欠陥境界の部位が変化すること、板裏面からの反射波の利用が画像化において有効であること等が分かった。実験的検討としては、SH波のリニアアレイ探触子を用意し、鋼材中模擬欠陥の形状再構成を行った。複数の位置でアレイ探触子を使って計測を行い、その結果を使って開口合成を行ったところ、シミュレーションで予め調べた知見を裏付ける結果が得られた。

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  • 非均質異方性体に対する超音波シミュレータの開発

    研究課題/領域番号：13555128  2001年 - 2003年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    廣瀬 壮一, 木本 和志, ウェッジウィックレマ C. アニール

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    配分額：4300000円 （ 直接経費：4300000円 ）

    本研究は,超音波シミュレーション解析技術を開発して非均質異方弾性体に対する超音波非破壊検査の精度の向上と効率化を図ろうとしたものである.このようなシミュレーション技術については,解析方法が高精度でかつ計算効率が良いこと,任意の形状を持つ欠陥や外部境界に対応でき,超音波の送信から受信に至るまでの超音波伝播の過程をできるだけ忠実に再現できることなどが要求される.また,シミュレーション結果を利用して欠陥形状の再構成など,よりビジュアルな探傷結果を示す逆解析手法の開発も必要である.
    以上の目的を達成するために本研究では次のような項目を重点的に実施した.
    1.非均質異方弾性体に対する境界要素解析プログラムの改良に関する研究
    すでに開発済みの異方弾性体での散乱解析用境界要素プログラムに対して,積分評価法の改良や遠方場の表現の導出などを行い,さらに効率的なものにした.また,大規模解析に対応できる高速多重極要素法の開発を行った.
    2.超音波探傷のモデリングおよび境界要素法と波線理論の結合解法に関する研究
    境界要素法とガウシアンビーム理論のそれぞれの利点を生かした結合解法を開発した.ここでは,時間不変線形システム論に基づき,超音波探傷法を各プロセス毎に分けて評価しているため,柔軟性の高いモデリングとなっている.
    3.異方弾性体における逆散乱解析に関する研究
    異方弾性体中の波動に対する逆散乱解析法を開発し,その適用性を確認した.
    4.異方性弾性体に対する超音波実験に関する研究
    高性能鋼材の超音波実験を行い,鋼材中の異方性の特性を明らかにするとともに,超音波非破壊検査に対する異方性の影響を検討した.

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  • 接触法による超音波探傷試験データを用いた欠陥画像の再構成手法に関する研究

    研究課題/領域番号：13750454  2001年 - 2002年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究(B)

    木本 和志

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    配分額：2200000円 （ 直接経費：2200000円 ）

    従来の線形化逆散乱解析では、画像化すべき欠陥が無限体中に存在するものとして定式化が行われてきた。この方法を入射波が平面境界を介して欠陥に到達するような場合にも拡張するには、定式化に修正が必要である。接触型探触子を用いた板材の探傷はそのような場合の一つであり、必要な修正を行うには1.接触型探触子の数値モデル化2.板材中の波動場の波線理論による解釈3.多重反射波の逆散乱解析への利用方法についての研究を行う必要がある。これらの三点に対し、本研究では次のような研究を行った。
    1.接触型探触子のモデル化
    接触型の斜角探触子までを対象として現実的な探触子のモデル化を可能とする方法について研究を行った。ここでは、探触子をそれと等価な表面力分布に置き換える従来のモデル化手法を採用しているが、具体的な分布の決定には実験的に測定した超音波の変位データから逆解析を行う方法を提案している。
    2.板材中の場の波線理論解による表現と物体波の抽出
    線形化逆散乱解析の定式化のためには、板材中の波動場を近似的には波線理論解により表現できることが前提となる。ここでは、どの程度そのような近似が可能かを明らかにするために必須となる、板材における弾性波の散乱解析プログラムの開発を行った。用いた手法は境界要素法と一般化波線理論の結合解法であり、三次元的な任意形状散乱体による散乱波の効率よい解析が可能である。
    3.屈折を受けて入射される波動の線形化逆散乱解析への利用
    板材における逆散乱解析では、直達波だけでなく反射波も用いることで送・受信角度の制限を緩和することが望ましい。本研究では、モード変換を伴った反射波までを利用できるよう、モード変換の影響を取り入れた新しい定式化を示した。さらに、ここで示した定式化により、数値解析データを用いて行ったいくつかの欠陥形状再構成例から、定式化の妥当性についても示すことができた。

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  • 低周波超音波法の定量化とコンクリート構造物の健全度評価への応用に関する研究

    研究課題/領域番号：12450182  2000年 - 2002年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    廣瀬 壮一, 北原 道弘, 木本 和志, 大即 信明, 永田 泰昭

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    配分額：3000000円 （ 直接経費：3000000円 ）

    本研究は数十kHz〜数百kHzの低周波超音波に注目し,ソフトとハードの両面からのアプローチにより,低周波超音波法の定量化を行うことを目的として,1.低周波超音波法の基本特性の把握,2.低周波超音波の解析手法の開発,3.コンクリート構造物への応用を行ったものである.
    1.低周波超音波法の基本特性の把握:まず超音波探触子に関する研究のレビューを行った結果,低周波超音波探触子に関する研究はわずかであり,市販のコンクリート用探触子も波動理論に基づいた最適な設計がなされていないことが明らかとなった.さらに受信センサとしてレーザー振動計のコンクリート材料への適用性を検討した.
    2.低周波超音波の解析手法の開発:低周波超音波は大規模なコンクリート構造物の健全度評価に用いられることから,そのシミュレーションは大規模な計算を必要とする.ここでは,計算コストの削減を目的として,構造物の幾何形状を考慮した2.5次元境界要素解析法と大規模な3次元解析を効率よく行うことができる高速多重極境界要素法を開発した.
    3.コンクリート構造物への応用:ここでは,低周波超音波法の応用例として材料界面の付着評価とPCグラウト充填評価を取り上げた.界面の付着評価においては,漏洩表面波を用いたL-scanと呼ばれる手法を用いて付着・剥離境界の推定方法を提案し,通常のC-scan法よりも効率よく界面の評価が行えることを示した.PCグラウト充填評価では,インパクトエコー法によって得られた波形にウェーブレット変換を適用して,グラウト充填評価が精度良く行えることを確認し,境界要素法による解析結果との比較を行って実験結果を検証した.

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  • 大規模で複雑な構造体に対する超音波非破壊評価法の開発に関する研究

    研究課題/領域番号：10555156  1998年 - 2000年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    廣瀬 壮一, 木本 和志, 和高 修三

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    配分額：5500000円 （ 直接経費：5500000円 ）

    本研究は大規模で複雑な構造体に対応する定量的な超音波法の開発を目的として,1.複雑な構造体に対する波動解析プログラムの開発,2.探触子の特性と入射波動場の評価,3.実験データへの適用を行ったものである.1.においては,波線理論と境界要素法,あるいは,波線理論と差分法を用いて,それぞれの解析法の特徴を生かした効率的な波動解析法の開発を行った.波線理論は,高周波波動に対する近似解法の一つであり,単純な幾何形状の問題に対しては非常に簡単な計算によって波動場の計算を行うことができる.一方,境界要素法や差分法などの数値解析法は複雑な幾何形状の問題に適用可能である.そこで本研究は,欠陥近傍の複雑な散乱現象には境界要素法あるいは差分法を用い,その他の比較的単純な反射,透過波動には波線理論を適用し,両者の長所を生かした数値解析法を開発した.2.探触子の特性と入射波動場の評価においては,シミュレーションあるいは計測された波形から探触子振動面上の振動モードを推定する逆問題を設定して解析を行った.用いた手法は,計測波形と解析波形の差の二乗和が最小となるように振動面上の速度分布を決定するもので,典型的な逆解析である.解の不安定性を抑制するために,Tikhonovの正則化項を付加して解析を行った.3.実験データへの適用においては,1.において開発された波動解析プログラムを段差部,スリット,溶接余盛,丸棒内あるいは厚板内の欠陥など様々な実験供試体に適用し,実験波形と計測波形を比較して両者の一致を確認した.また,開口合成法ならびに線形化逆解析によって欠陥形状の画像化を行った.開口合成処理,線形化逆解析のいずれにおいても,複数の伝播経路を考慮することにより欠陥再構成像の解像度が向上することが明らかとなった.

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  • 構造力学Ⅱ （2024年度） 第３学期  - 火1～2

  • 構造力学Ⅱ （2024年度） ３・４学期  - [第３学期]火1～2, [第４学期]水3～4

  • 構造力学Ⅱ （2024年度） ３・４学期  - [第３学期]火1～2, [第４学期]水3～4

  • 構造力学Ｉ （2024年度） １・２学期  - [第１学期]火3～4,金7～8, [第２学期]金7～8

  • 構造力学Ｉ及び演習Ａ （2024年度） 第１学期  - 金7～8

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  • 環境構造振動論 （2024年度） 前期  - 火1～2,水1～2

  • 環境構造振動論 （2024年度） 前期  - 火1～2,水1～2

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  • 環境物理化学A （2024年度） 第１学期  - 水1～2

  • 環境物理化学B （2024年度） 第２学期  - 金3～4

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  • 振動環境設計学 （2023年度） 後期  - その他

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  • 構造力学Ⅱ （2023年度） ３・４学期  - [第３学期]火1～2, [第４学期]水3～4

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  • 構造力学Ｉ及び演習Ａ （2022年度） 第１学期  - 金7～8

  • 構造力学Ｉ及び演習Ｂ （2022年度） 第２学期  - 金7～8

  • 特別研究 （2022年度） 通年  - その他

  • 環境化学 （2022年度） 第２学期  - 金3～4

  • 環境構造振動論 （2022年度） 前期  - 火1～2,水1～2

  • 環境物理化学 （2022年度） 第１学期  - 水3～4

  • 環境解析学ＩA （2022年度） 第２学期  - 金1～2

  • 環境解析学ＩA （2022年度） 第４学期  - 水5～6

  • 環境解析学ＩB （2022年度） 第２学期  - 金1～2

  • 環境解析学ＩB （2022年度） 第４学期  - 水5～6

  • 鋼構造設計学演習 （2022年度） 前期  - その他

  • 鋼構造設計学演習 （2022年度） 後期  - その他

  • 鋼構造設計学演習Ｂ （2022年度） 前期  - その他

  • 鋼構造設計学演習Ｂ （2022年度） 後期  - その他

  • Civil Engineering I （2021年度） 第１学期  - 木2,木3

  • Civil Engineering II （2021年度） 第２学期  - 金3,金4

  • 土木工学Ｉ （2021年度） 第１学期  - 木2～3

  • 土木工学ＩＩ （2021年度） 第２学期  - 金3～4

  • 変形体力学Ｉ及び演習 （2021年度） １・２学期  - [第１学期]火3～4,金7～8, [第２学期]金7～8

  • 変形体力学Ｉ及び演習 （2021年度） １・２学期  - [第１学期]火3～4,金7～8, [第２学期]金7～8

  • 変形体力学ＩＩ （2021年度） 第３学期  - その他

  • 微分方程式 （2021年度） ３・４学期  - 火3,火4

  • 微分方程式 （2021年度） ３・４学期  - [第３学期]火3,火4, [第４学期]火3～4

  • 微分方程式 （2021年度） ３・４学期  - [第３学期]火3,火4, [第４学期]火3～4

  • 微分方程式1 （2021年度） 第３学期  - 火3,火4

  • 微分方程式2 （2021年度） 第４学期  - 火3,火4

  • 応用構造計算力学演習 （2021年度） 前期  - その他

  • 応用構造計算力学演習 （2021年度） 後期  - その他

  • 応用構造計算力学演習 （2021年度） 後期  - その他

  • 応用構造計算力学演習 （2021年度） 前期  - その他

  • 振動環境設計学 （2021年度） 後期  - その他

  • 構造力学Ⅰ及び演習 （2021年度） １・２学期  - [第１学期]火3,火4,金7,金8, [第２学期]金7,金8

  • 構造力学Ⅰ及び演習 （2021年度） １・２学期  - [第１学期]火3,火4,金7,金8, [第２学期]金7,金8

  • 構造力学Ⅱ （2021年度） 第３学期  - その他

  • 構造力学Ⅱ （2021年度） ３・４学期  - [第３学期]火1,火2, [第４学期]水3,水4

  • 構造力学Ｉ （2021年度） １・２学期  - [第１学期]火3～4,金7～8, [第２学期]金7～8

  • 構造力学Ｉ及び演習Ａ （2021年度） 第１学期  - 火3～4,金7～8

  • 構造力学Ｉ及び演習Ｂ （2021年度） 第２学期  - 金7～8

  • 特別研究 （2021年度） 通年  - その他

  • 環境構造振動論 （2021年度） 前期  - 火1～2,水1～2

  • 環境解析学Ｉ （2021年度） ３・４学期  - 月8～9

  • 環境解析学ＩA （2021年度） 第３学期  - 月8～9

  • 環境解析学ＩA （2021年度） 第４学期  - 月8～9

  • 環境解析学ＩB （2021年度） 第３学期  - 月8～9

  • 環境解析学ＩB （2021年度） 第４学期  - 月8～9

  • 鋼構造設計学演習 （2021年度） 前期  - その他

  • 鋼構造設計学演習 （2021年度） 後期  - その他

  • 鋼構造設計学演習 （2021年度） 後期  - その他

  • 鋼構造設計学演習 （2021年度） 前期  - その他

  • Civil Engineering I （2020年度） 第１学期  - 木2,木3

  • Civil Engineering II （2020年度） 第２学期  - 金3,金4

  • 土木工学Ｉ （2020年度） 第１学期  - 木2,木3

  • 土木工学ＩＩ （2020年度） 第２学期  - 金3,金4

  • 変形体力学Ｉ及び演習 （2020年度） ３・４学期  - [第３学期]火6,火7,火8, [第４学期]金6,金7,金8

  • 変形体力学ＩＩ （2020年度） 第１学期  - 月1,月2

  • 応用構造計算力学演習 （2020年度） 前期  - その他

  • 応用構造計算力学演習 （2020年度） 後期  - その他

  • 応用構造計算力学演習 （2020年度） 後期  - その他

  • 応用構造計算力学演習 （2020年度） 前期  - その他

  • 振動環境設計学 （2020年度） 後期  - その他

  • 構造力学Ⅱ （2020年度） 第１学期  - 月1,月2

  • 構造力学Ｉ及び演習Ａ （2020年度） 第３学期  - 火6,火7,火8

  • 構造力学Ｉ及び演習Ｂ （2020年度） 第４学期  - 金6,金7,金8

  • 特別研究 （2020年度） 通年  - その他

  • 環境構造振動論 （2020年度） 前期  - 火1,火2,水1,水2

  • 環境解析学Ｉ （2020年度） ３・４学期  - [第３学期]火4,火5, [第４学期]火7,火8

  • 環境解析学ＩA （2020年度） 第３学期  - 火4,火5

  • 環境解析学ＩA （2020年度） 第４学期  - 火7,火8

  • 環境解析学ＩB （2020年度） 第３学期  - 火4,火5

  • 環境解析学ＩB （2020年度） 第４学期  - 火7,火8

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