地震時におけるエレベータ・ロープの衝突振動を利用した効率的な振動低減方法の開発

• Project/Area Number: 18K04013
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 20010:Mechanics and mechatronics-related
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: 木村 弘之 富山大学, 学術研究部工学系, 教授 (50579315)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2018: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 機械力学・制御 / 昇降機 / 輸送機器 / 減災 / 耐震

Outline of Annual Research Achievements

（１）ロープ変位を抑制するための変位拘束部材が①ロープ両端を除いて均等に配置された場合や②ロープ両端から対称に2個配置された場合を対象として、強制振動（ロープの一端または両端を正弦波加振）時の周波数応答特性（共振振動数、振動モード）を差分法による数値解析により求めた。なお、変位拘束部材がある場合の幾何学的に非線形な自由振動についての理論解は、変位拘束部材に作用する荷重がロープに外力として作用する線形の強制振動の問題に置き換えて求めた。
得られた自由振動についての理論解（固有振動数、振動モード）と差分法による数値解析により求めた周波数応答特性とを比較し、共振振動数が固有振動数と良く一致すること、共振点での振動モードは自由振動についての理論解から得られた振動モードと類似していることを示した。また、共振点は変位拘束部材がない場合の固有振動数の1倍から2倍の間に1個または複数個存在することを確認した。すなわち、建物の固有振動数とロープの固有振動数とが一致して共振する場合でも、変位拘束部材を適切に配置することで、ロープの固有振動数を増加させて共振を回避できることを示した。
（２）変位拘束部材がある場合、ない場合についてロープの自由振動実験を行い、差分法による数値解析結果と比較した。その結果、変位拘束部材を設置することで減衰が増加すること、ロープは曲げ剛性を０とした弦モデルよりも、曲げ剛性、粘性減衰、構造減衰を考慮したモデルの方が現実に近いことを確認した。また、これらのパラメータを同定する方法を示した。

Research Products

• [Journal Article] Vibration analysis of elevator rope with vibration suppressors (When vibration suppressors are uniformly installed or uniformly installed except for both ends part) (2019)
  • Author(s): KIMURA Hiroyuki、KAMIYA Masafumi
  • Journal Title: Transactions of the JSME (in Japanese) Volume: 85 Issue: 878 Pages: 19-00221-19-00221
  • DOI: 10.1299/transjsme.19-00221
  • NAID: 130007733878
  • ISSN: 2187-9761
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 変位拘束部材を有するロープの振動解析（両端から均等に2個配置、ギャップをつけた場合） (2020)
  • Author(s): 村井真吾，木村弘之，関本昌紘
  • Organizer: 日本機械学会北陸信越支部学生会 第49回学生員卒業研究発表講演会
• [Presentation] 変位拘束部材を有するエレベータ・ロープの強制振動に及ぼす曲げ剛性の影響 (2019)
  • Author(s): 鈴木博登，木村弘之
  • Organizer: 日本機械学会北陸信越支部学生会 第48回学生員卒業研究発表講演会
• [Presentation] ロープの振動特性に及ぼす曲げ剛性，構造減衰の影響 (2019)
  • Author(s): 中西啓貴，木村弘之
  • Organizer: 日本機械学会北陸信越支部第56期総会・講演会
• [Presentation] 変位拘束部材を有するエレベータ・ロープの振動解析（両端から対称に２個配置された場合） (2019)
  • Author(s): 木村弘之
  • Organizer: 日本機械学会 Dynamics & Design Conference 2019
• [Presentation] 変位拘束部材を有するエレベータ・ロープの減衰特性 (2018)
  • Author(s): 木村弘之，辻聖也
  • Organizer: 日本機械学会 Dynamics & Design Conference 2018
• [Remarks] 知能機械学研究室
  • URL: http://www3.u-toyama.ac.jp/imlab/