トポロジー最適化による兵馬俑の補強：振動台実験と有限要素解析による検証

「世界の八番目の不思議」と称される兵馬俑は、材料の劣化と構造的不安定性に直面しています。従来の補強ブラケットは、その多様な形状や不均一な応力分布に対応できません。本研究では、トポロジー最適化に基づく補強手法を提案します。立像兵馬俑の複製品用にカスタマイズしたブラケットを設計し、振動台試験でその効果を検証しました。さらに、代替材料として航空宇宙用グレードのポリカーボネート（PC）を導入しました。鋼製ブラケットと同一の形状・境界条件のもと、有限要素解析により動的応答を比較しました。結果、PCブラケットは90%の光透過率を維持しつつ適切な硬度を保ち、平均39%の補強効率を達成し、展示の美観と構造安全性のバランスを実現しました。この手法は、兵馬俑をはじめとする大形かつ脆弱な文化遺産（陶器彫刻、石・木彫像、薄壁中空遺物等）の個別サポートに博物館や現地展示で応用可能です。