hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
農作物生産用温室における積層化した木質バイオマス燃焼炉の開発と燃焼性能

本研究は、薄板状木質バイオマス燃料の燃焼プロセスと高効率燃焼炉の開発に主眼を置く。本研究により、木質バイオマス燃焼界面は、燃料の不均一性が界面付近の熱輸送に大きな影響を与えており、さらに燃焼室内の浮力は酸素の進行方向に影響を与え、燃焼が促進または抑制されることがわかった。この結果は、園芸農業のバイオマス燃焼による省エネルギー化、発電設備を含めたコージェネレーションシステムの発展に大きく貢献できるものと考える。本研究の目的は、薄板状の木質バイオマス燃料を積層化させ、自然対流を抑制した狭小流路を有するバイオマス燃焼炉を提案し、低空気過剰率でかつ火格子状の燃焼残渣が少なくなる高効率バイオマス燃焼炉の開発および燃焼特性を明らかにするものである。平成23年度は、「薄板状木質バイオマス燃料を用いた燃焼場(自然対流の影響を抑制した環境下)において発生する燃焼界面の特異的な振動現象を把握」するため、一部実験装置の改良を行い燃焼界面の挙動を詳細に観察した。また昨年度(平成24年度)は、「積層化した薄板状木質バイオマス燃料における燃焼残渣の把握」を行った。具体的には、木質バイオマスの燃焼界面が進行するにつれて燃料底部に堆積するタールの生成について詳細に観察を行った。その結果、狭小流路内で木質バイオマスを燃焼させた場合、酸素供給量を小さくしていくと燃焼界面付近で発生するタールの生成量は小さくなり、燃焼界面近傍の温度分布に大きく影響していることがわかった。本研究の目的は、薄板状木質バイオマス燃料を積層化させ、自然対流を抑制した狭小流路を有するバイオマス燃焼炉を提案し、低空気過剰率でかつ火格子状の燃焼残渣が少なくなる高効率バイオマス燃焼炉の開発および燃焼特性を明らかにすることである。この目的を達成するため、平成23年度は「薄板状木質バイオマス燃料を用いた燃焼場において発生する燃焼界面の特異的な振動現象を把握」するため、一部実験装置の改良を行い、燃焼界面の挙動を詳細に観察した。平成24年度は、より実用燃焼炉に近い条件にするため、「積層化した薄板状木質バイオマス燃料における燃焼残渣の把握」を行った。具体的には、木質バイオマスの燃焼界面が進行するにつれて、設置している燃料底部に堆積するタールの生成過程について詳細に観察を行った。最終年度である平成25年度は、積層化した木質バイオマス燃料を燃焼させた場合、燃焼界面が進行するにしたがって、薄板状の燃料形状が大きく変化し、下流部の燃焼形態に影響を与えていることを確認した。具体的には、燃焼した界面がしわ状に撓むことによって、上流から一様に流れている酸素ガスの流れに変化が生じ、燃焼界面付近の酸素供給に変化が現れ、結果として燃焼が複雑化した。さらに、このような燃焼場の温度域を把握するため、熱電対を用いた温度計測を行った。本研究の目的は、薄板状の木質バイオマス燃料を積層化させ、自然対流を抑制した狭小流路を有するバイオマス燃焼炉を提案し、低空気過剰率でかつ火格子状の燃焼残渣が少なくなる高効率バイオマス燃焼炉の開発および燃焼特性を明らかにすることである。この目的を達成するため、今年度(平成23年度)は、「薄板状木質バイオマス燃料を用いた燃焼場(自然対流の影響を抑制した環境下)において発生する燃焼界面の特異的な振動現象の把握」を行った。具体的には、既存の設備において燃焼状態を上部から観察するため、さらには燃焼界面近傍の温度場をサーモグラフィにて撮影ができるようにするため、耐熱ガラスから石英ガラスに変更した。また、装置側面から酸素ガスおよび燃焼ガスの流れを可視化できるようにするため、この部分の一部に石英ガラスを挿入した。次に改良した実験装置を用いて、燃焼界面に発生する振動現象の観察を行った。実験条件は、酸素ガス流速、木質バイオマス燃料を設置している上下の板のプレート間隔および装置の傾斜角度(熱対流効果)を変化させて、燃焼界面の発達状況をディジタルCCDビデオカメラで撮影を行った。その結果、酸素ガス流速を大きく、さらにプレート間隔を大きくすると、通常の大気中で観察されるような炎を形成した燃焼界面が急速に発達した状態が観察された。これに対して、酸素ガス流速をある流速まで低下させ、さらにプレート間隔を5mmに固定すると、紙の場合に観察されたように燃焼界面に振動が発生し、酸素ガス流速の変化に応じて燃焼界面部の振動パターンが大きく変化することが確認された。また、紙の場合は燃料全体が均一であるのに対して、木質系バイオマス燃料は、不均一性が強いため(燃料内部に木目が存在している)、酸素ガスの流れ方向と木目の方向は平行か垂直かによって、燃焼界面部に発生する振動が大きな影響を受けることがわかった。昨年度は、木質バイオマスの燃焼界面挙動の観察に加えて、燃焼時に発生する燃焼生成物であるタールの生成量が、燃焼挙動と界面近傍付近の温度分布に大きな影響を受けることが確認された。

これは、今後燃焼炉を設計する上で、燃料の配置や酸化剤の流れの方向や流速について有益な知見を与えることができる。今年度は、実験観察および計測方法を容易にするため既存設備の改良を中心に行った。さらにこの設備を用いて薄板状木質バイオマス燃料での燃焼界面観察を行った結果、この木質系バイオマス燃料ならではの特異的な現象を捉えることができた。これまでの研究で単一の薄板状木質バイオマス燃料の燃焼挙動が明らかになったことから、平成25年度では単一の薄板状木質バイオマスから複数枚の薄板状木質バイオマスを重ねた場合(積層化)における燃焼挙動の把握を行い、実際の燃焼炉における燃焼器全体の燃焼特性について検討する予定である。具体的には、燃焼炉内に供給する酸化剤の量を変化させ、燃焼炉内温度および発生ガス量について計測を行う。木質系バイオマス燃料は不均一性が強いため、この不均一性が燃焼場に大きな影響を与える可能性がある。今後の研究では、この燃料を用いた時に発生する燃焼界面の振動パターンと木目との関連をさらに詳細に検討し、燃焼界面付近の流れ場、温度場および燃焼生成物の計測を行う予定である。積層化した木質バイオマス燃料を用いた燃焼挙動の知見を基にして、燃焼後に発生するガスの流れを考慮した自然対流を抑制した狭小流路を有する燃焼炉を製作する。そのために材料の購入、加工・製作を行う予定である。燃焼界面付近の流れ場および温度場の情報を時系列で捉えるため、ディジタルレコーダの購入、さらに燃焼生成物を採取するためのガスサンプリングプローブの購入を考えている。また供給する酸素ガス流量を精密に制御するため、マスフローコントローラも購入する予定である。
サブチャンネルコードを用いた超臨界圧軽水炉の設計研究

昨年度は、超臨界圧軽水炉の定常状態での熱流動を解析できるサブチャンネル解析コードを開発した。今年度はその結果を踏まえ、以下の検討をおこなった。・開発したサブチャンネルコードにより、超臨界圧軽水冷却炉集合体における冷却材密度分布を適切に求められるようになった。そこで、冷却材密度と燃料ピンの出力をカップリングして解析をおこなった。超臨界圧軽水冷却高速炉では比較的均一な集合体であるが、集合体間ギャップに冷却材が存在し、また固定減速材である水素化ジルコニウムがあるなど、完全に均一ではない。もっとも大きな出力ピークは水素化ジルコニウム近傍で生じるが、燃料富化度を調節することでピークを適切に抑えることが可能である。・太径水ロッドを持つ超臨界圧軽水冷却熱中性子炉についてサブチャンネル解析をおこなった。熱中性子炉は高速炉に比べて減速材密度が高いため、核熱カップリングの影響が顕著である。この効果を考慮することにより、集合体出力ピーキング係数は低下した。集合体の非均質さが大きいSCLWRでは核熱フィードバックによる影響は無視できない。熱中性子炉は集合体が不均一であるため、高速炉と比較して集合体出力ピーキング係数が高くなり、冷却材出口温度も低下しやすいことがわかった。本年度は、以下の研究を行った。・超臨界圧軽水炉の定常状態での熱流動を解析できるサブチャンネル解析コードを開発した。コードの検証は、PNCにおけるPLNDTL第16回試験のなかから、試験No.16079の定常解析の実験結果および、この試験をASFRE-IIIコードで解析した結果と比較することでおこなった。冷却材ピーク温度、冷却材温度分布など主要なパラメータにおいて、本コードの結果はこれらの結果とよく一致し、その妥当性が示された。圧力損失パラメータ、冷却材パラメータなどは、超臨界圧軽水冷却炉の集合体流動解析ができることを確認した。・本サブチャンネル解析コードにより、超臨界圧軽水炉の局所出力ピークの影響および炉心パラメータの不確定性の冷却材出口温度および被覆管表面温度に対する感度解析を行なった。局所出力ピークの感度はそれほど、大きくなかったがサブチャンネル面積に対しては感度が高いことが分かった。超臨界圧軽水炉集合体についてのサブチャンネル解析によれば、LMFBR同様、周辺サブチャンネルの冷却材流量が大きくなり、炉心出口冷却材温度分布に偏りが生じた。特に超臨界圧軽水冷却炉では、炉心内での冷却材密度変化が大きいため、冷却材流量分布に偏りが生じやすい。こうした偏りは、周辺サブチャンネルの面積を調整したり、集合体内の乱流混合を促進することによって緩和できる。
膜環境変化に伴う膜タンパク質の機能－ダイナミクス相関の解析

好熱菌由来ロンボイドプロテアーゼを対象として、多様な疑似膜環境におけるプロテアーゼ活性の比較および安定性についての検討を行うことで、膜タンパク質に対する周辺環境の影響を評価した。可溶性基質を用いたアッセイから、DDMなどのmildな界面活性剤に可溶化されたロンボイドプロテアーゼに対し、DPCなどのharshな界面活性剤に可溶化された状態の方が、活性が高いことが判明した。また、アルキル鎖長が短い界面活性剤存在下の方が、活性が高くなる傾向も見られた。この傾向は、可溶性基質でも膜ペプチド基質も概ね同様であった。さらに、多様な界面活性剤に可溶化した後、異なる温度でインキュベートした後の酵素活性を調べることにより、熱安定性の評価を行った。その結果、DDM系界面活性剤に比べ、DPC系界面活性剤は熱安定性が低くなること、さらにアルキル鎖長が短い方が、熱安定性が低下することも明らかとなった。以上のように、酵素活性と熱安定性が逆相関関係になるという興味深い知見を得ることができた。一方、次年度以降のNMR構造解析に向けた、ロンボイドプロテアーゼの発現量向上にも取り組んだ。遺伝子配列の最適化、発現株の検討により発現量は2倍程度向上した。酵母発現系の活用なども行ったが、顕著な発現量の向上は見られなかった。さらに、異なる膜環境における活性評価およびNMR構造解析を展開することが可能となる膜タンパク質系の探索も行った。現在、好熱細菌由来光受容膜タンパク質、およびトランスポーターが安定に発現し、高分解能なNMRスペクトルが得られるようになってきたことから、次年度以降、本対象を標的とした研究も進めていく。膜タンパク質における周辺環境の影響について、今年度は疑似膜環境である界面活性剤中における評価を行った結果、膜プロテアーゼの熱安定性と活性には、逆相関関係が見られることが明らかとなった。熱安定性は分子の動的特性と関連性があることから、本研究課題のテーマである、ダイナミクスと活性の相関を示唆する、重要な研究成果が得られた。次年度以降、脂質二重膜環境における活性評価を展開していくうえで、基盤となる結果となる。今年度、疑似膜環境である界面活性剤のタイプに依存し、酵素活性が変調を受けることが明らかとなったが、次年度は、より真の生体膜環境に近い、脂質二重膜環境における活性評価を中心とした研究を展開していく予定。また、膜タンパク質の動的構造解析を進めるために、現在対象としているロンボイドプロテアーゼの発現量は、十分とは言い難いことから、さらなる高発現に対する取り組みを行う。一方で、高分解能のNMRスペクトルが得られることが判明した膜タンパク質群についても、次年度以降、研究対象に組み入れ、周辺環境の構造・機能への影響を調べていく。

一方で、高分解能のNMRスペクトルが得られることが判明した膜タンパク質群についても、次年度以降、研究対象に組み入れ、周辺環境の構造・機能への影響を調べていく。
心不全の心腎連関における自律神経機能の概日リズム異常に関する研究

ラット心不全モデルにおいて慢性腎臓病の自律神経機能の概日リズムへの影響を検討するため、雄性ラットを用いて5/6腎摘除し、さらに左冠動脈結紮による心筋梗塞を作成し慢性腎臓病合併心不全モデルを作成した。自律神経機能の概日リズムを評価するため、腹部大動脈に挿入した超小型血圧テレメータから送信される動脈圧波形をA/D変換し,2448時間連続的にラットの自由行動下で記録した。拡張期血圧のスペクトル解析の結果、交感神経活動を反映する低周波成分は、慢性腎臓病合併ラットにおいて早朝覚醒期に一過性に亢進しており、その交感神経の賦活は、間歇的二酸化炭素負荷により評価した中枢性化学反射感受性と関連していた。慢性腎臓病(CKD)は心血管系イベントのリスクであり、心筋梗塞後の左室機能低下例では、腎機能の悪化に伴い予後が悪化する。心不全の進展過程には交感神経活動の亢進が重要であり、今回、腎機能障害ラットに心筋梗塞による心不全モデルを作成し、交感神経機能の賦活と中枢性化学反射感受性の関連について検討した。8週令の雄性ラットを用いて5/6腎摘除し、10週令において左冠動脈結紮による心筋梗塞を作成した。術後4週間後、腹部大動脈に挿入した超小型テレメーターから送信される動脈圧波形を覚醒・無拘束状態で24時間連続的に記録し、拡張期血圧のスペクトル解析から得られる低周波成分(0.15-0.79Hz)を交感神経活動(LFdp)の指標とした。また交感神経機能と二酸化炭素(CO2)化学反射感受性の関連を検討するためラットのケージ内に13%CO2・20%O2の混合気体を1時間毎に2分間注入し、CO2に対する反応を調べた。心不全(CHF)ラット(n=7)の交感神経活動の日内リズムは、日中の睡眠期に比べ、ラットの覚醒時間帯(16 - 20時)で高く(LFdp; 722±124 vs 823±181(SE) mmHg2, p<0.05)、この覚醒時間帯の交感神経機能の亢進は、CKDを合併した心不全ラットCKD+CHF群(n=6)で、960±115(SE) mmHg2(LFdp)とさらに増大していた。ラットの覚醒時間帯におけるCO2化学反射感受性を評価したところ、CKD+CHF群でΔLFdp1027±256(SE) mmHg2とCHF単独群(ΔLFdp 449±144(SE) mmHg2)に比べ有意に亢進していた。心不全に慢性腎臓病を合併すると覚醒期の一過性交感神経機能の賦活が亢進(モ-ニングサ-ジ)し、その背景に中枢性化学反射感受性が関与していることが示唆された。心臓と腎臓には機能的連関があり、心不全に慢性腎臓病を合併すると心血管系イベントのリスクが高くなる。この背景にはレニンーアルドステロン系などの心腎共通の調節因子が存在し、軽度の慢性腎臓病でも交感神経機能が賦活し心不全の病態を悪化させる。平成23年度および平成24年度の研究では、慢性心不全の交感神経機能の賦活には日内リズムがあり、心不全に慢性腎臓病を合併すると交感神経機能がさらに賦活することがわかった。またこの交感神経の賦活には中枢のCO2化学反射感受性が関与していることがわかった。今回、アンジオテンシンII受容体拮抗薬(ARB)を用いて、慢性腎臓病を合併した心不全ラットの交感神経機能の賦活におよぼす影響を検討した。雄性ラットを用いて5/6腎摘除し、さらに左冠動脈結紮による心筋梗塞を作成し慢性腎臓病(CKD)に心不全(CHF)を合併したCKD+CHFラットを作成した。術後、腹部大動脈のテレメーターから送信される動脈圧波形を覚醒・無拘束状態で24時間連続的に記録し、拡張期血圧のスペクトル解析から得られる低周波成分(0.15-0.79Hz; LFdp)を交感神経活動の指標とし日内変動を評価した。CKD+CHFラット(n=6)の交感神経活動は、日中の睡眠期に比べ、ラットの覚醒時間帯(16 - 20時)で高く(LFdp; 1040±123 vs 631±64(SE) mmHg2, p<0.05)、CHF単独群(LFdp;823±181mmHg2)よりも亢進していた。CKD+CHFラットにおいて2週間ARB(テルミサルタン2mg/kg/day)を経口投与したところ、覚醒時間帯のLFdpは、758±58 mmHg2と抑制された(p<0.05)。慢性腎臓病を合併した心不全ラットにおいて観察された覚醒時間帯の一過性交感神経機能の亢進がARBにより抑制できることがわかった。

拡張期血圧のスペクトル解析の結果、交感神経活動を反映する低周波成分は、慢性腎臓病合併ラットにおいて早朝覚醒期に一過性に亢進しており、その交感神経の賦活は、間歇的二酸化炭素負荷により評価した中枢性化学反射感受性と関連していた。心不全に慢性腎臓病を合併すると、心不全増悪のみならず不整脈による突然死が多くなり予後が悪化する。今回、心腎連関の観点から腎機能障害ラットに心筋梗塞による心不全を作成し、自律神経の日内リズムを検討した。8週令の雄性ラットを用いて5/6腎摘除し、10週令において左冠動脈結紮による心筋梗塞を作成した。術後4週間後、腹部大動脈に挿入した超小型テレメーターから送信された動脈圧波形を覚醒・無拘束状態で2448時間連続的に記録し、一拍一拍の血圧波形から拡張期血圧を抽出し最大エントロピー法により解析した。このスペクトル解析から得られる低周波成分を交感神経活動の指標として、24時間の交感神経活動の日内リズムを評価した。慢性腎臓病(CKD)ラット(n=9)では、平均血圧(MBP)は121±6 (SE) mmHgと高くSham手術を施行した対照群(n=5)より血圧上昇を認めた(MBP:102±3 mmHg)。またCKDラットの血清Cr値は0.95±0.05 mg/dlと対照群の血清Cr値(0.40±0.02 mg/dl)より上昇していた。CKDに心不全を合併したCKD+CHF群(n=5)の血圧、心拍数、呼吸数、活動量は、ラットの夜間活動期(19ー7時)に上昇し夜行性動物の日内リズムを認めたが、Sham群に比べ夜間の活動量は低下していた(119±18 vs 241±17 a.u.)。CKD+CHF群の自律神経機能の日内変動を評価したところ、ラットの覚醒時間帯(16-20時)における交感神経機能(LFdp)は960±115mmHg2であり、睡眠期のLFdp 641±94mmHg2に対し一過性に亢進していた。さらにこの覚醒期の一過性交感神経賦活は、CKD単独群、CHF単独群よりも大きかった。以上から慢性腎臓病と心不全合併ラットにおいて覚醒期の交感神経活動の賦活が増大している可能性が示唆された。心不全の心血管系イベントには日内変動があり、イベント発症と関連する自律神経機能異常を評価するためには昼夜にわたる長期間の観察が重要である。今回、ラットの慢性腎臓病(CKD)モデルに心筋梗塞を作成し、腹部大動脈内に挿入した超小型テレメーターにより覚醒・無拘束状態で、24時間連続的に自律神経活動を評価した。さらに中枢性二酸化炭素化学反射感受性の評価を行うためラットケージ内に13%CO2・20%O2の混合気体を1時間毎に2分間注入し、注入5分後にエアーポンプで二酸化炭素を強制的に排出させることにより、自動的に二酸化炭素負荷をおこなった。この間歇的二酸化炭素負荷システムにより、CKDを有する心不全モデルラットの化学反射感受性を評価することができた。また心筋梗塞後の左室リモデリングが、CKD合併心不全モデルラットにおいて増悪することが心エコーによる心機能評価で観察された。実験終了後の左室非梗塞部の心筋組織においても、CKD合併ラットにおいて心筋の線維化および残存心筋の肥大をみとめたことから、慢性腎臓病は心不全の進展過程に重要な影響を与えることがわかった。以上、当該研究計画の今年度予定をおおむね順調に遂行することができた。慢性心不全にみられる自律神経機能異常には日内リズムがあり、昼夜にわたる長時間の観察が必要である。本研究ではラットの慢性腎臓病モデルに心不全を作成し、腹部大動脈内に挿入した超小型テレメーターにより覚醒・無拘束状態で、2448時間連続的にラットの自律神経活動の日内リズムを評価することができた。また慢性腎臓病の病態については、血清クレアチニン値、血清尿素窒素、尿中タンパク質排泄量により腎機能を評価し、実験終了後、摘出した腎臓より病理組織標本を作製し、腎組織病変を観察した。
ゴシック建築における壁の厚みと壁内通路に関する様式論的研究

三年計画の最終年に当たる本年度は、前年度に引き続きフランス・パリに滞在して現地調査を重ねた。具体的に行った作業は主に以下の内容からなる。1.フランスのゴシック建築の壁内通路の実地調査を実施した。そこでは壁内通路内部にある金属部材の記録や、天井部と床面の石積みの観察、足場固定に用いられたと思われる穴や職人が石に刻んだサインの記録などを主に行った。さらに詳細な調査が実施できた建築では、通路の構成部材(円柱、アーチ)及び通路の幅や高さをシステマティックに実測し、グラフを用いて統計的に分析することによって、建設の現場組織に関する知見を得ることができた。特に、ノワイヨン大聖堂では、壁内通路の小円柱の高さの規則性を分析することによって、建物の各部分の時代的な違いだけでなく、建設に携わった職人集団の個性の違いをも明らかにすることができた。より後に建設されたからといって技術的にも洗練されているとは限らないという事実は、中世における技術の進歩や中世の職人集団の一様性に関する従来の考え方に留保をつけるものといえよう。2.前年度に調査を行ったブリ=コント=ロベールの教会堂の壁内通路に関して、パリ国際大学都市日本館において研究発表を行った。その際今年度調査したアルクイユの教会堂と比較して分析することで、屋根裏と建物内部を隔てる壁の存在意義について検討することができた。3.パリ国立図書館や建築文化財資料館における文献調査・修復資料の収集は一貫して行っている。初年度の資料収集と前年度・今年度の実地調査により、ゴシック建築の壁内通路の構築と技術を理解するためのメインとなる作業はおおむね完了したといえる。今後、適宜個別の成果を学術論文として発表すると同時に、得られた結果を総合し博士論文へとまとめていく予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、ゴシック建築をその構築という観点から様式的に捉えなおすことを目的としている。初年度に当たる本年度は、研究の主軸であるゴシック建築の壁内通路(壁の厚みの中の通路)の具体的な調査に加えて、研究の射程範囲をより明確にするため、対象を中世に限定せず建築技法に関する基礎的情報を幅広く収集した。具体的には以下の作業を行った。1.古代ローマのコンクリート構法に関する文献を参照し、粗石で内部を充填する中世の石造建築との比較を行うことで両者の様式的連続性について示唆を得ることができた。2.ゴシック建築の壁内通路に関して網羅的整理を行い、その成果を日本建築学会計画系論文集に投稿した。具体的には、壁内通路の構築において特に重要な役割を果たしたと思われる通路の天井部(ヴォールトあるいは平天井)の形状及びその構造的特徴に基づいて壁内通路を分類した。さらに、年表と地図にまとめることを通して、地理的・時間的な傾向とそれが持つ様式的な意義に関して考察を行った。3.イタリア及びドイツのロマネスク建築における壁面のアーチとそれに関係するドワーフギャラリー(軒下の壁内通路)の構造について、文献及び図面・写真資料から調査した。4.本研究は最終的に様式論の展開を目指しているため、近代においてゴシック建築がひとつの様式として認識されるに至った過程、及び様式概念そのものの出自とその問題点、さらに様式としてのゴシック建築の解釈について整理を行った。以上の作業により、次年度さらに掘り下げる領域を確定するとともに、実地調査の対象を絞り込むことができた。年度末には、フランスの研究者の協力を得て実際に壁内通路への立入調査を行った。本研究は、ゴシック建築の壁内通路(壁の厚みの中の通路、トリフォリウム)に特に着目した上で、それを構築という観点から様式的に捉えなおすことを目的としている。三年計画の二年目に当たる本年度は、初年度に得られた成果を国内外で発表すると共に、フランス・パリに長期滞在して現地調査を重ねた。この調査は次年度も継続していく方針である。1.前年度の事前調査に基づき、フランスのゴシック建築の壁内通路の実地調査を実施した。主に、壁内通路の寸法の実測、天井部と床面の石積みの詳細の観察、足場固定の穴等壁内通路が建設に活用された痕跡の記録を行った。壁内通路が途中で中断されている例や建設後に屋根裏と建物内部を隔てる壁を建設した例を見出し、それを間近で確認することによって、壁内通路の構造的限界に関する示唆を得ることができた。2.パリ郊外の建築文化財資料館において、フランスで近現代に行われたゴシック建築の修復に関する資料の調査を行った。とりわけ図面資料には修復時のスケッチや壁内通路の階を示した平面図が含まれていることがあり、それらは壁内通路の構造を理解するのに有益であった。3.ゴシック期に顕著に見られる部材の一体構築の傾向に関して整理し、滞在中のパリ国際大学都市において発表を行った。部材の一体構築は柱頭の省略によるアーチと柱の一体化等、意匠的な面で取り上げられることが多かった。しかし観察によればゴシック期には構築あるいは石積みの点からも一体構築への傾向が認められる。さらにこの構築手法は壁内通路の建設においても重要であり、本研究で検討を予定している様式と構築との密接性にも関係が深いことが明らかとなった。

ゴシック建築の壁内通路の実地調査に関しては現地での立入許可申請に手間取っている面もあるものの、調査を遂行できたいくつかの事例からは建設技術に関する新たな示唆を得ており、今後の研究で発展が見込まれるため、研究はおおむね順調に進展しているといえる。三年計画の最終年に当たる本年度は、前年度に引き続きフランス・パリに滞在して現地調査を重ねた。具体的に行った作業は主に以下の内容からなる。1.フランスのゴシック建築の壁内通路の実地調査を実施した。そこでは壁内通路内部にある金属部材の記録や、天井部と床面の石積みの観察、足場固定に用いられたと思われる穴や職人が石に刻んだサインの記録などを主に行った。さらに詳細な調査が実施できた建築では、通路の構成部材(円柱、アーチ)及び通路の幅や高さをシステマティックに実測し、グラフを用いて統計的に分析することによって、建設の現場組織に関する知見を得ることができた。特に、ノワイヨン大聖堂では、壁内通路の小円柱の高さの規則性を分析することによって、建物の各部分の時代的な違いだけでなく、建設に携わった職人集団の個性の違いをも明らかにすることができた。より後に建設されたからといって技術的にも洗練されているとは限らないという事実は、中世における技術の進歩や中世の職人集団の一様性に関する従来の考え方に留保をつけるものといえよう。2.前年度に調査を行ったブリ=コント=ロベールの教会堂の壁内通路に関して、パリ国際大学都市日本館において研究発表を行った。その際今年度調査したアルクイユの教会堂と比較して分析することで、屋根裏と建物内部を隔てる壁の存在意義について検討することができた。3.パリ国立図書館や建築文化財資料館における文献調査・修復資料の収集は一貫して行っている。初年度の資料収集と前年度・今年度の実地調査により、ゴシック建築の壁内通路の構築と技術を理解するためのメインとなる作業はおおむね完了したといえる。今後、適宜個別の成果を学術論文として発表すると同時に、得られた結果を総合し博士論文へとまとめていく予定である。最終的に様式論をまとめるため必要となる構築技術の通史的把握に関してはまだカバーしきれていない部分も多いが、研究の主軸であるゴシック建築の壁内通路については投稿論文として整理もされており、研究はおおむね順調に進展しているといえる。今年度から実地調査による壁内通路の具体的な建設技術の研究を始めている。次年度は引き続き実地調査を進めると同時に、学術雑誌への投稿や国内外での研究発表を通じて、得られた成果をまとめていく予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。以上のように、今年度の研究により、研究の主軸であるフランスの壁内通路に関してはおおむね類型整理を完了した。次年度は壁内通路への立入調査を複数回にわたって行い、以上の成果を実地において確認するとともに、個々の事例の観察を通じて文献や図面では捉えきれなかったミクロな構法について整理・考察する。同時に、フランス以外の地域に分布する代表的な壁内通路であるドワーフギャラリーに関して、類型整理と文献調査を試みる。
配置の幾何とハイパーグラフの極値組合せ論

我々は、配置の幾何とハイパーグラフの極値組合せ論に関する具体的な課題に対して、幾何学的な方法と組合せ論的な方法の双方を用い、さらに確率論的手法や数論からの応用も援用しながら研究した。その結果、「ユークリッド空間における球面配置」、「高次元立方体に含まれる大きな正則単体」、「t交差族に関するErdos-Ko-Rado型定理の拡張」、「平面フレーム、あるいは円形フレームに捕捉される凸体」等のテーマについて成果を得た。本研究は、配置の幾何とハイパーグラフの極値組合せ論に関する具体的な課題に対して、幾何学的な方法と組合せ論的な方法の双方を用い、さらに確率論的手法や数論からの応用も援用しながら研究するものである。今年度は以下の研究をおこなった。(1,2,3は前原と徳重共同の研究、4は徳重、5は前原の研究である。)1ユークリッド空間における球面配置の問題。これについては得られた成果を論文にまとめ、European Journal of Combinatorics誌に受理された。2ミッケルの定理の高次元化。これにっいては得られた成果を論文にまとめ、Journal of Geometry誌に受理された。3凸な壁穴をを通過する凸体の性質。これについては得られた成果をハンガリーおよび京都大学で行われた国際学会で発表し、龍谷大学、熊本大学、東京工業大学で行われた研究集会でも発表した。その成果の一部はハンガリーのImre Ruzsa氏との共同研究であるが、これについては論文にまとめ、Periodica Mathematica Hungaricaに受理掲載された。またその他の成果については、論文にまとめる作業を行っている。4互いに交差する集合族におけるErdos-Ko-Rado型不等式。これについては得られた成果を論文にまとめる作業を行っている。5平面格子点におけるSteinhausの問題の拡張。これについては得られた成果を統計数理研究所で行われた国際学会で発表し、論文にまとめる作業を行っている。本年度は以下の研究をおこなった。1,2は徳重と前原の共同研究、3,4は徳重、5は前原によるものである。1.正三角柱に正四面体を埋め込む仕方を、完全に分類した。この結果は論文にまとめて現在投稿中である。またこの結果を含む講演を、金沢、神戸、韓国、フィリピン、ドイツ等において行った。2.三角形ではない任意の凸フレームは、ある四面体を捕捉することを証明し、さらにImre Barany氏とも共同で任意の凸フレームが、ある四面体を固定できるかどうかについて研究を進めている。3.互いにt重交差する二つのκ点集合族のサイズの積に関する、Erdos-Ko-Rado型不等式を証明した。この論文はJ.Comb.Thory(A)に受理、掲載された。さらにt重交差するγ個のκ点集合族のサイズの積に関しても、γ=2の場合がどこまで拡張できるか検討中である。またMark Siggers氏と共同で、交差族であって、かつその補集合のつくる集合族も交差族であるようなものに関する、Erdos-Ko-Rado型不等式の研究を開始した。これらは証明にいわゆるFranklの乱歩法を用いている。4.中上川友樹氏と共同で、lattice pathの数え上げに関する公式を発見し、巡回法の拡張による証明を与えた。論文は投稿中である。5.円柱に埋め込まれた2つの同じ大きさの正四面体は、一方を円柱内で動かして他方の位置に持ってくることができることを示した。この結果の論文はYbkohama.Math.J.に受理、掲載された。1は徳重と前原の共同研究、2-4は徳重、5は前原によるものである。1.三角形ではない任意の平面凸フレームに対して、それによって固定される四面体があることを証明した。(Imre Barany氏と徳重、前原による共同研究)その結果については論文にまとめて投稿中であり、京都大学での研究集会で結果の報告をおこなった。2.前年に引き続き、Erdos-Ko-Rado型の不等式の拡張について研究した。複数の集合族が交差する状況で集合族のサイズの積に関する不等式を証明し、J.Comb.Theory (A)に論文が掲載された。Mark Siggers氏と共同で交差族であってかつ補集合のつくる集合族も交差しているものについて、サイズを評価する不等式を証明し、論文にまとめて投稿中である。Peter Frankl氏と共同でshadowを評価する新しい不等式を見つけ、これを利用して交差族の研究を開始し、一部の成果については龍谷大での研究集会で報告した。3.ランキングパタンの個数を数え上げる問題に関しておこなった研究結果(紙屋英彦氏、竹村彰通氏との共同研究)について高知大、およびGyeongju(韓国)の研究集会で報告した。これは超平面配置の応用である。4.中上川友樹氏と共同でおこなった格子経路数え上げの研究論文の改訂をおこなった。5.(1)

多面体的曲面においては、その頂点、辺がすべて使われるような鋭角三角形分割が常に可能であることを示し、(2)そのような分割に必要な鋭角三角形の最小個数について、多面体的曲面の辺数、最小の面角、頂点からそれに接続しない辺までの測地距離の最小値、最長辺の長さを用いる評価を与えた。本年度は、以下の研究を行った。徳重は、ハイパーグラフから得られる包含行列のランクを調べる研究を行い(その一部はP.Franklとの共同研究による)、その応用として交差族におけるshodowのサイズを評価するKatonaの定理のq類似(有限体上のベクトル空間における部分空間族のつくるハイパーグラフに関する結果)、および関連する結果を得た。これらの結果は、ハンガリーで行われたKatona 70 conferenceの招待講演で発表した。またP.Frankl,G.Katona,M.Katoとの共同研究により、完全グラフの二着色に関する問題(離散的問題)が、ある種の回転体体積の最大値問題(連続的問題)から近似できることに着目し、その関係を明らかにする研究を行った。得られた結果の一部は、奈良で行われた離散数学の応用研究集会で発表した。このほかにも、EuroComb(ハンガリー)、Oberwolfach(ドイツ)等で行われた研究集会に参加し、その他の成果に関する発表を行った。前原は、正多面体のクビレの研究をした。凸多面体のクビレとは、その部分に円形の輪をかけて抜けないようにできる部分のことである。正多面体はすべてクビレを持つ。正四面体、立方体、正八面体のクビレはすべての同一種類である。ところが、正20面体にはちょうど3種類のクビレがあり、2種類は頂点数を半々(6対6)に分ける'釣り合い型'のクビレであり、残りの1種類は頂点数を5対7に分ける非釣り合い型のクビレであることがわかった。また、正12面体には少なくとも2種類の釣り合い型のクビレと、1種類以上の非釣り合い型のクビレがあることもわかった。これらの事実と関連する結果は、オーバーヴォルファッハ(ドイツ)での会議、フィールズ研究所(カナダ)での会議、東京での離散・計算幾何の会議で発表した。徳重は、前年度に引き続き、(1)完全グラフの二着色に関するラムゼー型問題についてPeter Frankl, Mitsuo Kato, Gyula O.H. Katonaとの共同研究を行った。その結果、指定したkに対して、単色kクリークの個数がどちらの色も同数程度で、かつ最大となるような着色方法がどのようなものであるかを漸近的に決定した。この結果についてはスペインで行われた国際研究集会において発表した。また(2)グラフの独立数をその隣接行列の固有値から評価するHoffmanの上界を応用して、互いに交差する集合族に関するErdos-Ko-Rado型不等式を得、この結果について名古屋大、Kyungpook国立大(韓国)、龍谷大等で発表した。さらに(3)上記の問題について乱歩の原点回帰確率を用いて評価する手法でも取り組み、これについてMark Siggers, Sang JuneLeeとの共同研究を行った。
側根原基形成に際して細胞増殖域の限定化に働くRNA代謝系の解明

シロイヌナズナの温度感受性突然変異体rrd1、rrd2、rid4が制限温度下で帯化した側根を形成する現象に着目し、その分子遺伝学的解析を進めた。責任遺伝子のRRD1がポリA特異的リボヌクレアーゼ(PARN)様タンパク質、RRD2とRID4がペンタトリコペプチドリピート(PPR)タンパク質をコードしていたことから、これらのタンパク質が協同して何らかのRNA分解に働いている可能性を考え、マイクロアレイ等により、RNA蓄積パターンの解析を行った。その結果、どの変異体でも、ミトコンドリアのmRNAのうち、とくに呼吸鎖構成因子のmRNAがポリA化された状態で蓄積していることが判明した。また、RRD1とRID4については、主にミトコンドリアに局在していること、側根原基形成時に著しく増大することが明らかとなった。さらに呼吸阻害剤の投与実験から、呼吸抑制条件下で側根形成を誘導すると、帯化した側根が形成されることを見出した。以上の結果とこれまでに行ってきた各変異体の表現型解析の結果を合わせ、側根原基形成時の細胞増殖域限定化の機構に関し、次の仮説を提示した。すなわち、側根原基形成に際しては、非対称分裂を始めた内鞘細胞において、ミトコンドリアのポリA依存的mRNA代謝が高まり、これによって呼吸鎖構成因子の発現の上昇、ひいては呼吸活性の上昇が実現する、そして高い呼吸活性が非対称分裂の停止をもたらし、増殖域を限定する。平成21年度は、制限温度下で帯化側根を形成する温度感受性変異性3種(rrd1、rrd2、rid4)について、組織特異的、またオーキシン関連の各種マーカー遺伝子を用いて帯化根の組織構造を詳しく解析し、側根原基形成時の細胞増殖域の拡大が中心柱の細胞列を選択的に増大させることを明らかにした。側根形成の初期の細胞数の違いが、その後発達してくる側根の形態やサイズに与える影響についてはほとんど知られてなかったが、これらの結果は細胞分裂制御と側根の形態形成との関係に新たな知見を与えると考えられる。また、単独変異は許容温度ではあまり生育に影響を与えないが、他の変異をヘテロ接合で導入すると許容温度でも変異の影響が現れ、量依存的な効果か見られた。また、二重変異体の解析から、どの変異の組み合わせでも許容温度において胚性致死になることが示唆された。これらのことから、3つの遺伝子には強い遺伝的相互作用があり、胚発生や側根形成初期において協調して機能する可能性があることを窺わせる結果を得た。そして、RRD1遺伝子、RRD2(候補)遺伝子、RID4遺伝子のそれぞれについて、レポーターコンストラクトの作成など、発現解析、機能解析の準備を進めた。さらに原基形成過程での細胞分裂の様子をライブで観察するために、新たな細胞周期マーカー遺伝子の開発も行った。これらはいずれも今後の解析の基礎となるものであり、遺伝子機能やその標的を探る上で重要であると言える。平成22年度は、制限温度下で帯化側根を形成する温度感受性変異体3種(rrd1、rrd2、rrd4)を昨年度から引き続き用いて、新規RNA代謝系の解明と細胞分裂域制御機構との関係性の研究を行っている。今年度はRRD2の責任遺伝子を相補性検定により決めることができ、新規のpentatricopeptide repeat (PPR)タンパク質であることが明らかとなった。また、RRD1遺伝子とRID4遺伝子のレポーター系統を確立させ、観察の結果から各GFP融合タンパク質ともにミトコンドリアへの局在が観察された。さらにRRD1遺伝子はpoly(A)-specific ribonuclease (PARN)様タンパク質をコードしており、変異の影響によりその標的RNAが増大していることが予想された。今年度は野生型とrrd1変異体においてマイクロアレイ実験を行い、制限温度下での側根形成誘導系における遺伝子変動を解析した。その結果、ミトコンドリアの好気呼吸系の遺伝子のみが変異体では発現が上昇していた。レポーター系統の局在とマイクロアレイ実験、3つの遺伝子に強い遺伝的相互作用があることからも、3つの遺伝子がミトコンドリアの特定のRNA認識・分解を行っていることが伺われた。これらの結果はミトコンドリアと細胞分裂の関係に知見を与えるだけでなく、ミトコンドリアが細胞分裂域の制御を担い、形態形成に重要な役割を果たしていることを示唆する結果であり、これらはいずれも今後の解析の基礎となる上で重要であると言える。以上の結果とこれまでに行ってきた各変異体の表現型

解析の結果を合わせ、側根原基形成時の細胞増殖域限定化の機構に関し、次の仮説を提示した。すなわち、側根原基形成に際しては、非対称分裂を始めた内鞘細胞において、ミトコンドリアのポリA依存的mRNA代謝が高まり、これによって呼吸鎖構成因子の発現の上昇、ひいては呼吸活性の上昇が実現する、そして高い呼吸活性が非対称分裂の停止をもたらし、増殖域を限定する。
並列オブジェクト指向トータルアーキテクチャ[A-NET.]の開発

本研究では、並列オブジェクト指向計算モデルを核として,プログラミング言語・マシン・応用の3者を総合的に見た,トータルアーキテクチャA-NET(Actors NETwork)の開発を行ってきた。本年度の研究成果は以下の通りである。1.8ノード並列計算機の試作5年度までに設計,試作した2ノード分のプロトタイプを使用して,ハードウェアの動作検証とファームウェアの実装を行い,これを8ノードに拡張した。また,20ノードまで収納可能な筺体を設計・試作し,この中に8ノードを実装した。さらに,ホスト計算機であるNEWSワークステーション上に専用のデバイスドライバとハードウェアデバッグ用のモニタプログラムを作成し,試作した並列計算機とVMEバスを介して結合した。2.言語の改訂とプログラミング環境の整備本研究で開発した並列オブジェクト指向言語A-NETLの改訂とデバッガ等の並列プログラミング環境の整備を行った。新たな言語仕様としては,A-NETLにファイルアクセス機能を追加した。また,オブジェクトの自律的動作を促進するための同期機構の実装法を改善し,評価した。A-NETL言語の処理系については,統合化されたプログラミング環境,コンパイラ,アロケータ,リンカ,シュミレータの動作の安定化と移植性の向上を図った。デバッガについては,A-NETLのソースコードレベルのブレークポイント方式とリプレイ方式を併用したシステムを試作した。3.今後の課題当面の課題は,8ノード版ハードウェアの調整,16ノード版への拡張(このための基板と実装部品は準備済み),ならびにソフトウェア環境をシミュレータから実機へ移行することである。また,同時にA-NETLの使用できる環境をA-NETマルチコンピュータ以外に拡大するために,商用並列マシンAP-1000上でのA-NETL処理系の実現,ワークステーションクラスタ上へのメッセージ通信ライブラリを用いた実現などを進めていく予定である。高並列オブジェクト指向計算機の試作に向けて,以下のことを行った。1.実用化のための並列オブジェクト指向言語の改訂:実行モデルの再検討を行い,各オブジェクトの自律的な動作が記述できるように実行順序制御機構を言語仕様に加えるなどの改訂を行った。2.言語仕様に沿った処理系の改訂:新たに導入した実行順序制御などについてスケジューリング解析を行えるようにコンパイラを改訂した。また,OSのオーバヘッド軽減を目的として,従来実行時に判断していたメッセージの待ち合わせ制御についてもコンパイル時に決定できるようにした。3.高並列計算機の要素プロセッサの改訂:並列プログラムのシミュレーション結果に基づき、ハードウェア設計の改訂を行った。特に,ネットワーク負荷を軽減するため,あらかじめクラスはすべてのノードに割り付けるものとし,実行時のノード間でのコード転送を不要にした。4.論理設計および実装設計:改訂後の要素プロセッサの論理設計を行った。要素プロセッサ当たり2枚の基板を必要とし,現在,実装設計を行っている段階である。5.ホスト上の支援ソフトウェアの拡充:ホスト計算機として購入したUNIXワークステーション上に,専用の統合プログラミング環境を構築した。この環境からは,プログラムの編集,コンパイル,ターゲットマシンのネットワークトポロジとノード数の指定,アロケーション,実行などを統合的に行える。また,イベント履歴に基づくプログラム実行のリプレイなどをサポートした並列デバッガを現在構築している。1.実行モデルの改善:メソッド起動の高速化,およびオブジェクトロードの高速化を目的として実行モデルを改善した。2.言語処理系の改訂:実行モデルに沿って,コンパイラ,リンカ,ローダ,OSを改訂した。具体的には,従来動的に決定していたオブジェクトのロードアドレスをコンパイル時に決定し,OSが行っていた実行モジュールの再配置を不要にした。また,すべてのメッセージセレクタを受信先のメッセージ辞書のアドレスとし,実行時のメソッド探索を不要にした。

3.高並列計算機のノードの設計:平成4年度に引続き,ノードの論理設計を行った。1ノード分の2枚の基板(要素プロセッサ(PE)とルータ各1枚)を試作し,現在,動作検証を行っている段階である。両基板ともサイズは約500×375mmで,設計ルールはピン間3本配線の4層基板である。4.ホスト上の支援ソフトウェアの拡充:並列プログラム開発支援環境を整備した。この環境からは,プログラムの編集,コンパイル,ターゲットマシンのネットワークトポロジとノード数の指定,アロケーション,実行などを統合的に行える。また,イベント履歴に基づくプログラム実行のリプレイなどをサポートした並列デバッガを現在構築中である。本研究では,並列オブジェクト指向計算モデルを核として,プログラミング言語・マシン・応用の3者を総合的に見た,トータルアーキテクチャA-NET(Actors NETwork)の開発を行ってきた.本年度の研究成果は以下の通りである.1.8ノード並列計算機の試作5年度までに設計,試作した2ノード分のプロトタイプを使用して,ハードウェアの動作検証とファームウェアの実装を行い,これを8ノードに拡張した.また,20ノードまで収納可能な筐体を設計・試作し,この中に8ノードを実装した.さらに,ホスト計算機であるNEWSワークステーション上に専用のデバイスドライバとハードウェアデバック用のモニタプログラムを作成し,試作した並列計算機とVMEバスを介して結合した.2.言語の改訂とプログラミング環境の整備本研究で開発した並列オブジェクト指向言語A-NETLの改訂とデバッガ等の並列プログラミング環境の整備を行った.新たな言語仕様としては,A-NETLにファイルアクセス機能を追加した.また,オブジェクトの自律的動作を促進するための同期機構の実装法を改善し,評価した.A-NETL言語の処理系については,統合化されたプログラミング環境,コンパイラ,アロケータ,リンカ,シミュレータの動作の安定化と移植性の向上を図った.デバッガについては,A-NETLのソースコードレベルのブレークポイント方式とリプレイ方式を併用したシステムを試作した.3.今後の課題
組積造の地震時破壊挙動の数値解析手法の精緻化と耐震補強法の提案

開発途上国に多く建設されている組積造は,地震の度に倒壊して多くの犠牲者を出しており,耐震補強法の確立が急務である.数値解析により効果的な耐震補強法を検討する際,破壊の発生や崩壊挙動を扱える数値解析手法が必要となる.しかし現状では,組積造に適した数値解析手法は確立されていない.本研究では,組積造の地震時破壊挙動を3次元で精緻に再現できる数値解析手法の開発を目的としている.当該年度は,破壊のモデル化手法の精緻化を行った.申請者が開発した改良版個別要素法プログラムでは,要素間のばねの切断によって破壊をモデル化している.そこで,ばねの破壊のモデル化を見直した.有限要素法を用いたコンクリートの破壊解析では,精緻な破壊のモデル化手法が既に確立されているので,有限要素法の考え方を参考に,引張側と圧縮側に分けて,ばねの破壊のモデル化を見直した.まず,要素間に引張力が作用するときは,引張軟化特性を考慮できるように,引張側の復元力特性のモデル化を改良した.従来のプログラムでは,引張強度に達すれば,要素間のばねが切断され,それ以降は引張力に抵抗しないモデル化になっていた.これを見直し,引張強度に達した後に引張軟化を起こすモデルへと改良した.改良した改良版個別要素法プログラムを用いて,引張試験の解析を行ったところ,想定した通りの挙動を再現できていることを確認した.次に,要素間に圧縮力が作用するときにも,圧縮軟化特性を考慮できるように,復元力特性のモデル化を改良した.圧縮強度に達した後,圧縮応力に上限値を設定することで,簡易的に圧縮軟化特性を表現した.詳細なモデル化ではないので,今後の改良の余地がある.また,履歴ループの改良も行い,除荷時の履歴吸収エネルギーを考慮できるようにした.圧縮試験の解析を行い,圧縮軟化特性と,履歴吸収エネルギーを表現できていることを確認した.当初予定していた,引張応力側と圧縮応力側の構成則のモデル化を見直し,プログラムを改良することができた.除荷時の履歴ループについても,改良することができた.ただし,圧縮応力側については,簡易なモデル化に留まっている.現状の改良版個別要素法のプログラムでは,ポアソン効果を考慮することができない.これは,剛体要素を用いて2つの要素間の接触問題を扱う個別要素法に起因する個別要素法特有の問題であり,改良版個別要素法でも同様の問題を有している.ポアソン効果が考慮できないと,荷重の載荷方向に直交する方向への変形が生じないので,実際とは異なった挙動となる.この問題を解決したいと考えている.また,従来は,要素間のダッシュポットによってエネルギー吸収を行い,減衰特性を表現してきたが,非線形ばねによる履歴吸収エネルギーを考慮することができるようになったため,ダッシュポットの取扱いを見直す必要があると考えている.非線形ばねの履歴吸収エネルギーと,ダッシュポットによる吸収エネルギーは,性質が違うものであるので,それぞれの減衰の影響を分析して,減衰のモデル化の改良を行いたい.さらに,精緻化した解析手法を用いて,開発途上国で調達可能な材料を用いた安価な耐震補強法の効果の検討を行いたい.開発途上国に多く建設されている組積造は,地震の度に倒壊して多くの犠牲者を出しており,耐震補強法の確立が急務である.数値解析により効果的な耐震補強法を検討する際,破壊の発生や崩壊挙動を扱える数値解析手法が必要となる.しかし現状では,組積造に適した数値解析手法は確立されていない.本研究では,組積造の地震時破壊挙動を3次元で精緻に再現できる数値解析手法の開発を目的としている.当該年度は,破壊のモデル化手法の精緻化を行った.申請者が開発した改良版個別要素法プログラムでは,要素間のばねの切断によって破壊をモデル化している.そこで,ばねの破壊のモデル化を見直した.有限要素法を用いたコンクリートの破壊解析では,精緻な破壊のモデル化手法が既に確立されているので,有限要素法の考え方を参考に,引張側と圧縮側に分けて,ばねの破壊のモデル化を見直した.まず,要素間に引張力が作用するときは,引張軟化特性を考慮できるように,引張側の復元力特性のモデル化を改良した.従来のプログラムでは,引張強度に達すれば,要素間のばねが切断され,それ以降は引張力に抵抗しないモデル化になっていた.これを見直し,引張強度に達した後に引張軟化を起こすモデルへと改良した.改良した改良版個別要素法プログラムを用いて,引張試験の解析を行ったところ,想定した通りの挙動を再現できていることを確認した.次に,要素間に圧縮力が作用するときにも,圧縮軟化特性を考慮できるように,復元力特性のモデル化を改良した.圧縮強度に達した後,圧縮応力に上限値を設定することで,簡易的に圧縮軟化特性を表現した.詳細なモデル化ではないので,今後の改良の余地がある.また,履歴ループの改良も行い,除荷時の履歴吸収エネルギーを考慮できるようにした.圧縮試験の解析を行い,圧縮軟化特性と,履歴吸収エネルギーを表現できていることを確認した.当初予定していた,引張応力側と圧縮応力側の構成則のモデル化を見直し,プログラムを改良することができた.除荷時の履歴ループについても,改良することができた.ただし,圧縮応力側については,簡易なモデル化に留まっている.現状の改良版個別要素法のプログラムでは,ポアソン効果を考慮することができない.

これは,剛体要素を用いて2つの要素間の接触問題を扱う個別要素法に起因する個別要素法特有の問題であり,改良版個別要素法でも同様の問題を有している.ポアソン効果が考慮できないと,荷重の載荷方向に直交する方向への変形が生じないので,実際とは異なった挙動となる.この問題を解決したいと考えている.また,従来は,要素間のダッシュポットによってエネルギー吸収を行い,減衰特性を表現してきたが,非線形ばねによる履歴吸収エネルギーを考慮することができるようになったため,ダッシュポットの取扱いを見直す必要があると考えている.非線形ばねの履歴吸収エネルギーと,ダッシュポットによる吸収エネルギーは,性質が違うものであるので,それぞれの減衰の影響を分析して,減衰のモデル化の改良を行いたい.さらに,精緻化した解析手法を用いて,開発途上国で調達可能な材料を用いた安価な耐震補強法の効果の検討を行いたい.今年度と次年度にそれぞれ計上していた実験の材料費・加工費が,予定額では足りないことがわかったため,今年度と次年度の予算を合わせて次年度に実施したいと考えた.かわりに,参考になる既往の実験データの提供を受けて,代用させて頂いた.